CN109054306A - 一种阻燃抗静电聚酯材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及聚酯材料技术领域，具体涉及一种阻燃抗静电聚酯材料，包括以下由重量百分比计的原料：聚酯47～98.6％、石墨烯0.1～10％、阻燃剂0.5～20％、离子液体0.5～20％、引发剂0.1～2％、抗氧剂0.1～0.5％、润滑剂0.1～0.5％。本发明还公开了一种阻燃抗静电聚酯材料的制备方法，包括步骤预聚合、预聚体搅拌、造粒。通过该制备方法使聚酯材料中各组分分子之间附着力更大，使聚酯材料具有很好的阻燃和抗静电性能，并且制备出来的聚酯材料的机械强度更高，同时该制备方法易于实现，便于操作，方便规模化生产。

Description

一种阻燃抗静电聚酯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚酯材料技术领域，具体涉及一种阻燃抗静电聚酯材料及其制备方法。

背景技术

聚酯，由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物总称。主要指聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，习惯上也包括聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚芳酯等线型热塑性树脂。是一类性能优异、用途广泛的工程塑料。也可制成聚酯纤维和聚酯薄膜。聚酯包括聚酯树脂和聚酯弹性体。聚酯树脂又包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT))和聚芳酯(PAR)等。聚酯弹性体(TPEE)一般由对苯二甲酸二甲酯、1,4-丁二醇和聚丁醇聚合而成，链段包括硬段部分和软段部分，为热塑性弹性体。

为了拓展聚酯材料的应用范围，需要向聚酯材料中添加一些辅助材料，如导电材料、阻燃材料等，使聚酯材料兼具阻燃和抗静电性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种阻燃抗静电聚酯材料及其制备方法，它可以实现提供一种具有更佳阻燃和抗静电性能的聚酯材料，另外还提供一种阻燃抗静电聚酯材料制备方法，通过该制备方法，使聚酯材料中各组分分子之间附着力更大，使聚酯材料具有很好的阻燃和抗静电性能，并且制备出来的聚酯材料的机械强度更高，同时该制备方法易于实现，便于操作，方便规模化生产。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种阻燃抗静电聚酯材料，其包括以下由重量百分比计的原料：聚酯47～98.6％、石墨烯0.1～10％、阻燃剂0.5～20％、离子液体0.5～20％、引发剂0.1～2％、抗氧剂0.1～0.5％、润滑剂0.1～0.5％。

进一步地，所述石墨烯为片状结构，其厚度为0.35～100nm，其边长尺寸为0.1～100μm。

进一步地，所述石墨烯的厚度为0.35～50nm。

进一步地，所述阻燃剂为氰尿酸三聚氰胺、氰尿酸聚磷酸盐、氢氧化镁、2-羧乙基苯基次膦酸、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A-双(二苯基磷酸酯)、次磷酸盐、红磷中的一种或两种以上。

进一步地，所述离子液体为由溴化-1-烯丙基-3-甲基咪唑、1-甲基-3-乙烯基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-乙烯基咪唑六氟磷酸盐、1-甲基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-烯丙基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐、1-烯丙基-3-丙基咪唑六氟磷酸盐、1-烯丙基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、1-丙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-4-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-丙基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐组成的混合液体。

进一步地，所述引发剂为过氧化物引发剂。

进一步地，所述抗氧剂为168，1010，198，1098，1076，245中的一种或者多种组合。

进一步地，所述润滑剂为EBS，PETS，聚乙烯蜡，硅酮母粒中的一种或者多种组合。

一种阻燃抗静电聚酯材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、预聚合：将离子液体、石墨烯以及引发剂加入至反应釜中，并在加热条件下搅拌均匀，得到预聚合体，其中加热温度为60～100℃，加热时间为5～30分钟；

步骤2、预聚体搅拌：将预聚体与聚酯、阻燃剂、润滑剂以及抗氧剂一起在高混机中搅拌均匀，得到混合物；

步骤3、造粒：将混合物从进料口送入螺杆机中并在加热条件下进行造粒，得到聚酯材料，其中加热温度为230～300℃。

本发明有益效果：1、通过向聚酯中添加离子液体、阻燃剂、石墨烯，并调节各组分间的重量百分比，使最终制得的聚酯材料具有良好的阻燃性和抗静电性能；通过添加抗氧剂，使最终制得的聚酯材料具有防老化性能，增加聚酯材料的使用寿命；通过添加润滑剂，使制得的聚酯材料表面具有润滑性，能够抑制和减少静电荷的产生，通过添加引发剂，使聚酯材料各组分之间易于反应，提高聚酯材料的制备率，进而提高制得的聚酯材料的阻燃性和抗静电性能；通过在离子液体中添加1-烯丙基-3-丙基咪唑六氟磷酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐使得组分的分子之间的共价键不易断裂，增大了制得的聚酯材料的机械强度，同时聚酯材料内部分子之间的空隙变小，增加聚酯材料的阻燃性。

2、通过在预聚合步骤中，控制加热温度在60～100℃，加热时间在5～30分钟，使离子液体、石墨烯和引发剂能够充分搅拌，组分分子之间反应更迅速，使石墨烯、离子液体充分结合，提高制得的聚酯材料的抗静电性能，通过在步骤3中将加热温度控制在230～300℃，使各组分之间的分子结合度更高，提高制得的聚酯材料的表面机械强度，本制备方法易于操作，能够规模化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种阻燃抗静电聚酯材料的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

一种阻燃抗静电聚酯材料，其包括以下由重量百分比计的原料：聚酯60％、石墨烯10％、阻燃剂10％、离子液体18％、引发剂1.4％、抗氧剂0.33％、润滑剂0.27％。

所述石墨烯为片状结构，其厚度为0.35～50nm，其边长尺寸为0.1～100μm。

所述阻燃剂为氰尿酸三聚氰胺。

所述离子液体为由溴化-1-烯丙基-3-甲基咪唑、1-甲基-3-乙烯基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-乙烯基咪唑六氟磷酸盐、1-甲基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-烯丙基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐、1-烯丙基-3-丙基咪唑六氟磷酸盐、1-烯丙基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、1-丙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-4-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-丙基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐组成的混合液体。

所述引发剂为过氧化物引发剂，如：过氧化月桂酰，异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯，过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯，过氧化甲乙酮、过氧化环己酮，优选的可选择过氧化苯甲酰或异丙苯过氧化氢或过氧化甲乙酮中的一种。

所述抗氧剂为168。

所述润滑剂为EBS。

实施例二

一种阻燃抗静电聚酯材料，其包括以下由重量百分比计的原料：聚酯60％、石墨烯10％、阻燃剂8％、离子液体20％、引发剂1.4％、抗氧剂0.42％、润滑剂0.18％。

所述石墨烯为片状结构，其厚度及边长尺寸请参考实施例一。

所述阻燃剂、所述离子液体、所述引发剂、所述抗氧剂请参考实施例一。

所述润滑剂为PETS。

实施例三

一种阻燃抗静电聚酯材料，其包括以下由重量百分比计的原料：聚酯60％、石墨烯3％、阻燃剂15％、离子液体20％、引发剂1.4％、抗氧剂0.5％、润滑剂0.1％。

所述石墨烯为片状结构，其厚度及边长尺寸请参考实施例一。

所述阻燃剂、所述离子液体、所述引发剂、所述抗氧剂、所述润滑剂请参考实施例一。

如图1所示的一种阻燃抗静电聚酯材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、预聚合：将离子液体、石墨烯以及引发剂加入至反应釜中，并在加热条件下搅拌均匀，得到预聚合体，其中加热温度为60～100℃，加热时间为5～30分钟；

步骤2、预聚体搅拌：将预聚体与聚酯、阻燃剂、润滑剂以及抗氧剂一起在高混机中搅拌均匀，得到混合物；

步骤3、造粒：将混合物从进料口送入螺杆机中并在加热条件下进行造粒，得到聚酯材料，其中加热温度为230～300℃，当然也可以根据实际情况，将聚酯材料制成注塑或者拉丝成各种不同形状的材料使用。

其中：1、对比例中的聚酯材料与实施例一、实施例二、实施例三的区别在于，原料组分中没有添加润滑剂、离子液体中没有添加1-烯丙基-3-丙基咪唑六氟磷酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐组分。

2、阻燃性参考标准可燃性UL94等级，可燃性UL94是应用最广泛的塑料材料可燃性能标准，它用来评价材料在被点燃后熄灭的能力，根据燃烧速度、燃烧时间、抗滴能力以及滴珠是否燃烧可有多种评判方法。

根据塑料阻燃等级由HB，V2，V1、V0逐级递增：

UL94-HB：是标准中最低的阻燃等级，要求对于3到13毫米厚的样品，燃烧速度小于40毫米每分钟；小于3毫米厚的样品，燃烧速度小于70毫米每分钟；或者在100毫米的标志前熄灭；

UL94-V2:对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭。可以引燃30cm下方的药棉；

UL94-V1:对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭，不能引燃30cm下方的药棉；

UL94-V0:对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在10秒内熄灭，不能有燃烧物掉下。

3、抗静电标准参考表面电阻率、静电压半衰期，其中表面电阻率越低表明抗静电性能更好，静电压半衰期时间越短表明抗静电性能更好。

由上表可以看出，实施例一中原料组成的聚酯材料阻燃性及抗静电性能更佳。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种阻燃抗静电聚酯材料，其特征在于，其包括以下由重量百分比计的原料：聚酯47～98.6％、石墨烯0.1～10％、阻燃剂0.5～20％、离子液体0.5～20％、引发剂0.1～2％、抗氧剂0.1～0.5％、润滑剂0.1～0.5％。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃抗静电聚酯材料，其特征在于，所述石墨烯为片状结构，其厚度为0.35～100nm，其边长尺寸为0.1～100μm。

3.根据权利要求2所述的一种阻燃抗静电聚酯材料，其特征在于，所述石墨烯的厚度为0.35～50nm。

4.根据权利要求1所述的一种阻燃抗静电聚酯材料，其特征在于，所述阻燃剂为氰尿酸三聚氰胺、氰尿酸聚磷酸盐、氢氧化镁、2-羧乙基苯基次膦酸、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A-双(二苯基磷酸酯)、次磷酸盐、红磷中的一种或两种以上。

5.根据权利要求1所述的一种阻燃抗静电聚酯材料，其特征在于，所述离子液体为由溴化-1-烯丙基-3-甲基咪唑、1-甲基-3-乙烯基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-乙烯基咪唑六氟磷酸盐、1-甲基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-烯丙基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐、1-烯丙基-3-丙基咪唑六氟磷酸盐、1-烯丙基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、1-丙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-4-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-丙基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐组成的混合液体。

6.根据权利要求1所述的一种阻燃抗静电聚酯材料，其特征在于，所述引发剂为过氧化物引发剂。

7.根据权利要求1所述的一种阻燃抗静电聚酯材料，其特征在于，所述抗氧剂为168，1010，198，1098，1076，245中的一种或者多种组合。

8.根据权利要求1所述的一种阻燃抗静电聚酯材料，其特征在于，所述润滑剂为EBS，PETS，聚乙烯蜡，硅酮母粒中的一种或者多种组合。

9.一种根据权利要求1所述的阻燃抗静电聚酯材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、预聚合：将离子液体、石墨烯以及引发剂加入至反应釜中，并在加热条件下搅拌均匀，得到预聚合体，其中加热温度为60～100℃，加热时间为5～30分钟；

步骤2、预聚体搅拌：将预聚体与聚酯、阻燃剂、润滑剂以及抗氧剂一起在高混机中搅拌均匀，得到混合物；

步骤3、造粒：将混合物从进料口送入螺杆机中并在加热条件下进行造粒，得到聚酯材料，其中加热温度为230～300℃。