[发明专利]玻纤增强聚对苯二甲酸乙二酯纳米阻燃复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机合成、高分子复合材料的共混、材料阻燃性能测试技术领域，具体涉及一种玻纤增强聚对苯二甲酸乙二酯纳米阻燃复合材料及其制备方法。

技术背景

聚对苯二甲酸乙二酯（PET）是应用最为广泛的合成纤维材料之一，被大量用作纤维和薄膜材料，而近年来PET作为工程塑料越来越受人们的重视，特别是玻纤增强PET工程塑料(Glass-fiber reinforced Poly(ethylene terephthalate)，简写为GF-PET)，不仅价格低廉，而且具有优异的尺寸稳定性、高强度和高模量等优点，使其在汽车、家电、电气、机械等领域有着越来越广泛的用途。然而，GF-PET不可忽视的缺点之一便是其易燃性，18～20%的低氧指数值以及燃烧时产生的大量烟，极易引发火灾并导致火势迅速蔓延，这对PET材料的广泛应用造成极大限制。因此，开展PET材料尤其是GF-PET的阻燃研究尤为必要。

目前，在PET中添加有效的阻燃剂是最常见、有效而经济的方式之一。其中对聚酯类有效的阻燃剂可分为三类：（1）卤系阻燃剂，其较早被开发用于聚酯的阻燃剂，且阻燃效率高、阻燃稳定性好、适应性广，一度占据统治地位，常见的有十溴二苯醚（DBDPO）、十溴二苯乙烷（DBDPE）、溴代聚苯乙烯（BPS）、溴代环氧树脂（BER）等。由于存在环保问题，曾经有些欧洲国家一度限制某些卤系阻燃剂的使用。但合成环保的卤系阻燃剂或者降低卤系阻燃剂的添加量均为可行的研究方向。（2）磷系阻燃剂，其可以分为有机和无机两种，其中无机磷系阻燃剂主要有红磷、磷酸三铵、磷酸氢二铵以及聚磷酸铵等；有机磷系阻燃剂主要有含卤磷酸酯、非卤磷酸酯、膦酸酯以及膦氧化合物等。最近出现的烷基次膦酸盐对尼龙和线性聚酯阻燃效果明显。磷系阻燃剂以其对聚酯优异的阻燃性能、环保和优良的综合性能而受到越来越多的研究。（3）无机氢氧化物阻燃剂，氢氧化镁等无机氢氧化物是另一种被应用于PET的阻燃剂，以环境友好性赢得了业内人士的青睐；但该类阻燃剂添加量需达到40wt%～60wt%才有好的阻燃效果，这严重影响了材料的机械性能，因此，在高分子材料加工的过程中，需要对其进行复配，从而提高阻燃效率，改善力学性能。

为了提高阻燃剂的阻燃效率，减少阻燃剂的用量，很多的阻燃协效剂被研究和开发。金属离子的协效作用已被广泛的证实，常见的元素有锑、锆、钼、铁、锰、锌等，一般多以金属盐的形式加入到基体中发挥作用。

稀土元素(RareEarth)是指元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，简称稀土(Re或R)。作为一种战略资源，多用于军事、冶金、石油化工、以及发光、永磁等新材料，素有“工业维生素”之称，其在我国资源丰富，品种齐全。但如何以稀土作为原料制备一种能降低卤素用量且又能充分提高阻燃效果的复合材料，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种卤素用量少又能充分提高阻燃效果的玻纤增强聚对苯二甲酸乙二酯纳米阻燃复合材料。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种玻纤增强聚对苯二甲酸乙二酯纳米阻燃复合材料，其特征在于，该材料由以下重量百分比的各组分制备：

（1）玻纤增强聚对苯二甲酸乙二酯  80～100%，

（2）苯基膦酸稀土盐              0～10%，

（3）含卤阻燃剂                  0～15%，

（4）抗氧剂                      0～3%；

上述各组分重量百分比之和为100%。

作为优选，所述的玻纤增强聚对苯二甲酸乙二酯纳米阻燃复合材料,其特征在于：该材料由以下重量百分比的各组分制备：

（1）玻纤增强聚对苯二甲酸乙二酯  80～99.9%，

（2）苯基膦酸稀土                1～10%，

（3）含卤阻燃剂                  1～15%，

（4）抗氧剂                      0.05～3%；

上述各组分重量百分比之和为100%。