[发明专利]抑烟型阻燃PET复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抑烟型阻燃PET复合材料及其制备方法，是将CMSs与MP均匀掺混在PET基体材料中制备得到，其中，CMSs与MP的总质量占PET复合材料质量的1～3%，且PET复合材料中CMSs与MP的质量比为1∶0.5～4。本发明的阻燃PET复合材料不仅可以提高材料的极限氧指数，而且可以明显降低材料燃烧过程中的生烟量及生烟速率，是一种既具有阻燃又具有抑烟效应的PET复合材料，且可明显减弱对PET机械性能的恶化。

技术领域

本发明涉及一种阻燃复合材料，特别是涉及一种具有抑烟效应的阻燃复合材料。

背景技术

从人类、环境、社会和谐发展的角度讲，环境友好型阻燃体系是阻燃剂发展的必然趋势。碳纳米材料不仅热稳定性优异，而且在燃烧过程中不会产生有毒气体，符合绿色环保阻燃体系的要求，以碳纳米材料对聚合物进行阻燃改性具有潜在的应用价值，尤其是符合加工温度要求较高的聚合物。

碳纳米材料主要包括富勒烯(C₆₀)、炭黑(CB)、碳纳米管(CNTs)、可膨胀石墨(EG)和石墨烯(GR)等，关于碳纳米材料阻燃聚合物已有大量研究。

Kashiwagi T等(Flammability properties of polymer nanocomposites withsingle-walled carbon nanotubes: effects of nanotube dispersion andconcentration. Polymer, 2005, 46(2): 471-481)研究了CNTs含量对聚丙烯(PP)阻燃性能的影响，一定含量的CNTs可明显降低PP的热释放速率(HRR)，在聚合物燃烧过程中，CNTs形成的网络结构积炭隔热保护层致密且无裂纹，阻碍了热量和质量传递，从而增强了聚合物的阻燃性。

Dittrich B等(Flame retardancy through carbon nanomaterials: Carbonblack, multiwall nanotubes, expanded graphite, multi-layer graphene andgraphene in polypropylene, Polymer Degradation and Stabibility, 2013, 98(8):1495-1505)通过熔融共混法制备了不同碳材料/PP复合材料，探讨了CB、EG、多壁碳纳米管(MWNTs)、GR对PP的流变性能、阻燃性能及燃烧行为的影响。实验结果表明，一定含量的碳纳米粒子形成的网状结构改变了PP的熔融流变行为，增加了热传导性，从而影响了极限氧指数值(LOI)及垂直燃烧等级(UL-94)，可明显降低PP的热释放速率。

Hassan A等(Influence of exfoliated graphite nanoplatelets on theflammability and thermal properties of polyethylene terephthalate/polypropylene nanocomposites, Polymer Degradation and Stabibility, 2014, 110(39): 137-148)对剥离型石墨烯阻燃PET/PP复合材料进行研究，添加5%可使复合材料的LOI从21%上升到31%，且UL-94可达到V-0级，且明显改善了复合材料的导热性。

因此，在聚合物中添加碳纳米材料，可以改变聚合物燃烧的热释放速率和熔融流变行为等性能，进而影响聚合物的阻燃性能。

与其他碳材料相比，碳微球(CMSs)同样是由多层石墨片环绕构成的具有类富勒烯笼状结构的球形碳材料，可被看作是石墨化程度不高的长大的富勒烯，属于准零维，具有独特的结构和优异的物化性能，如化学稳定性、热稳定性等。

CN 103436270A以CMSs作为阻燃剂，通过熔融共混法添加在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中，制备了CMSs/PET复合材料，发现CMSs可以改变PET的LOI，且燃烧后形成的炭层比较致密，可起到隔热隔氧的作用。