[发明专利]一种PBT包覆的功能粉体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能性材料领域，具体涉及一种PBT包覆的功能粉体及其制备方法。

背景技术

在材料科学技术不断发展的今天，基于功能高分子材料的开发工作层出不穷。其中，开发功能高分子材料的主要途径是物理共混法，即是以聚合物为基体，将功能粉体材料添加到基体中，并通过共混加工技术使聚合物获得某种功能化。目前，采用物理共混法制备出的功能高分子材料种类繁多，如导电、抗静电、抗紫外线、抗菌、消臭、负氧离子、远红外功能粉体等等。然而，功能性高分子材料制备过程添加的功能粉体大多为无机材料，与基体的相容性不佳。另一方面，聚合物的高粘度特性也很难使无机粉体在基体中获得良好的分散性，因此功能粉体在基体中极易发生团聚作用，分散性较差，结果导致所获功能高分子材料的性能严重劣化。

对功能粉体进行分散处理的最有效途径是对其进行表面改性，常用的改性技术之一是表面包覆，通过对功能粉体进行表面包覆处理，可改善粉体颗粒的表面活性，提高粉体的分散性以及基体相容性。一般可通过物理方法或化学方法来实现粉体的表面包覆，采用化学方法实现粉体材料的表面包覆，需对粉体材料的表面基团提出一定的要求，或者应用物理或化学方法使颗粒表面产生可参与接枝反应的活性基团，这种方法的处理技术较复杂，适用性不广。一般常用物理方法实现粉体表面包覆，采用该种方法进行功能粉体表面包覆的关键在于寻找合适的包覆材料，使之能够在功能粉体与聚合物基体之间起到很好的桥梁嫁接作用，从而提高功能粉体与聚合物基体之间的相容性。目前，常用偶联剂作为表面包覆材料对无机功能粉体进行表面改性处理，即通过物理作用在粉体表面包覆上一层硅烷偶联剂或者钛类偶联剂来提高其在树脂基体中的分散性，然而这类包覆材料只能在一定程度上改善无机颗粒在基体中的分散性，其粉体团聚现象仍比较严重，团聚现象的存在将会影响材料功能化的效果，同时也对材料的力学性能造成严重的影响。

CBT是不同分子量聚对苯二甲酸丁二醇酯环状低聚物的混合物，当加热到190℃时会变得像水一样，在相同条件下PBT的粘度大约是它的5000倍。若加入催化剂并在一定温度条件下，CBT会聚合成高分子量的PBT树脂。同时，CBT具有反应速度快、反应过程无热释放、并且对各种有机、无机材料均由良好润湿能力等优点。

在CN101759965A、CN101570622A及CN101570623A专利中涉及到了一种CBT原位聚合方法以制备蒙脱土纳米复合材料，由于CBT具有低粘度、高流动性的特点，可使纳米蒙脱土很好的分散在树脂基体中，在加工过程中CBT发生原位聚合，制得PBT复合材料；这三个专利申请所用的CBT树脂中均直接包含了催化剂，当到达聚合温度时就可发生聚合反应，反应初期体系的粘度极低，蒙脱土通过物理手段很好分散在聚合介质中。在CN 101768258A中提供了一种化学方法将CBT催化剂接在POSS纳米材料上，并加入到CBT中，用于制备PBT/POSS新型纳米复合材料，这一方法使得POSS纳米材料成为了反应的活性中心，进一步提高了功能粉体在有机基体中的分散性，然而采用化学方法在纳米材料上接上催化基团需对材料有一定的要求，处理技术也比较复杂，这种方法的适用性比较狭窄，具有一定的局限性。因此，寻找一种简单、普适性的方法来解决这一问题具有重要的应用价值。

发明内容

本发明提供的一种PBT包覆的功能粉体及其制备方法，是以CBT为原料，同时将催化剂担载于功能粉体的表面，并经混合后进行原位聚合，功能粉体的表面会包覆上一层PBT树脂，这一方法可大大改善功能粉体在聚合物基体中的分散性问题。本发明解决的技术关键是提供了一种PBT包覆的功能粉体的制备方法。

CBT树脂的结构式为：

n的值为2～7。

本发明提供的一种PBT包覆的功能粉体，为核壳结构，内核为功能粉体，外壳为PBT树脂，其中内核可以是单个功能粉体，也可以是由多个功能粉体组成的多核结构。

如上所述的一种PBT包覆的功能粉体，所述的功能粉体为碳纳米管、纳米二氧化钛、电气石粉体、纳米银系抗菌剂、纳米氧化硅及荧光粉中的一种或几种，所述功能粉体粒径为20～80nm。

如上所述的一种PBT包覆的功能粉体，所述的PBT树脂与功能粉体的质量比为2～4:1，在该质量比范围内，可获得包覆效果良好的PBT包覆的功能粉体，若质量比偏低，则所获PBT包覆的功能粉体中功能性成分的浓度偏低，若质量比过高，则功能粉体易于发生团聚作用。

本发明还提供了一种PBT包覆的功能粉体的制备方法，包括以下几个步骤：