[发明专利]一种含磷聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃共聚酯/有机插层α-ZrP纳米复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及含磷聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃共聚酯/有机插 层α-ZrP纳米复合材料的制备方法。

背景技术

随着社会的发展、科技的进步，人类对材料的需求日益扩大，高分子聚合材料的生产和 应用也得到了飞速的发展。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)因具有高模量、高强度、高弹性，良 好的保型性和耐热性等优点，被广泛用于包装、建筑、汽车、电子电器、医疗卫生等领域。

然而，由于PET属于可燃性材料(极限氧指数约为21％)，其在燃烧时，不仅热释放速率大、 热值高、火焰传播速度快，还有可能释放出有毒气体，因而一旦发生火灾，PET被引燃，危 害性极大，也会给人民生命和财产安全带来巨大的威胁甚至损失。PET的这一特性极大的限 制了其在很多需要阻燃领域的应用，如电气部件、汽车部件、机械部件等，同时随着公众的 防火安全意识的不断提高，对PET阻燃材料的需求也在不断增长。

一般来讲，高分子聚合材料的阻燃改性通常分为共聚阻燃改性、共混阻燃改性或阻燃后 整理三大类。对于PET来讲，共聚阻燃改性是其阻燃的重要方式，它不仅能赋予聚酯材料优 异的阻燃性能，而且由于阻燃剂单体是以化学键形式与聚合物相连接，故能克服共混阻燃改 性和阻燃后整理材料中所含阻燃剂易迁移，阻燃效果不持久的缺点。但是，阻燃单体引入量 过高容易导致获得的共聚酯的分子量下降、力学性能降低；加入量过低，导致阻燃效果无法 达到要求。

目前，添加具有协同阻燃作用的纳米级层状结构的化合物(如α-ZrP、MMT、LDH等) 引起了学术和工业研究者的广泛的关注，这些化合物在添加量较少的情况下，能够显著提高 聚合物的热稳定性、增强材料的机械性能、提高气体阻隔性以及降低聚合物材料的可燃性等。 将层状化合物引入到阻燃PET共聚酯中，有望降低共聚用阻燃单体的添加量，从而降低生产 加工成本及保持阻燃PET材料优异的性能。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有PET容易燃烧，不能满足电气部件、汽车部件、机械部件 等的使用要求问题，以简便的工艺制备具有一定阻燃效果和力学强度的含磷聚对苯二甲酸乙 二醇酯阻燃共聚酯/有机插层α-ZrP纳米复合材料。

为实现上述目的，本发明可通过以下技术方案予以解决：

本发明的一种含磷聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃共聚酯/有机插层α-ZrP纳米复合材料的制 备方法，步骤为

1)将α-ZrP分散于水和乙醇的混合溶液中；

2)加入小分子胺反应；

3)再滴加硅烷偶联剂继续反应；

4)固相产物经分离、洗涤和烘干即可得到改性的α-ZrP；

5)所述改性的α-ZrP在250～320℃条件下处理，即得到有机改性α-ZrP；

6)将所述有机改性α-ZrP与充分干燥的含磷聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃共聚酯按1:99～10:90 的重量比混合，通过熔融共混制备得含有机插层α-ZrP的复合树脂；

7)将所述含有机插层α-ZrP的复合树脂充分干燥后用注塑机注塑成型，即得含磷聚对苯二甲 酸乙二醇酯阻燃共聚酯/有机插层α-ZrP纳米复合材料，其冲击强度为35～60J/M，拉伸强 度为30～75MPa，起始分解温度为380～395℃，极限氧指数为36～50％。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种含磷聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃共聚酯/有机插层α-ZrP纳米复合材料的 制备方法，步骤1)中，所述水和乙醇的混合溶液，水与乙醇的质量比为1:2～1:8，该比例过 大，不利于后续硅烷偶联剂中硅烷基水解生成Si-OH，过小则容易导致硅烷基水解过快，生 成的反应活性较强的Si-OH之间相互脱水缩合生成Si-O-Si，与α-ZrP的反应减少；分散后α-ZrP 的浓度为0.005～0.02g/ml，α-ZrP浓度适宜，有利于后续小分子胺插入层内形成稳定的分散体 系，浓度过大容易导致体系形成沉淀；所述分散是指在室温条件下，超声并机械搅拌；机械 搅拌的转速为200～800r/min，时间为20～50min；所述超声是指在室温条件下，超声功率为 50～90W，时间为20～50min，该分散条件能够避免α-ZrP间相互团聚，达到最佳分散状态， 增大α-ZrP的比表面积，有利于与改性剂接触。