[发明专利]一种PET/核壳结构碳微球复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及PET阻燃材料技术领域，尤其涉及一种PET/核壳结构碳微球复合材料及其制备方法。纳米碳微球作为阻燃剂直接添加到PET基体中，与聚合物基体的相容性较差，在聚合物材料中极易团聚，不仅影响碳微球阻燃性能的发挥，还使得聚合物基体的力学性能显著下降。基于上述问题，本发明提供一种PET/核壳结构碳微球复合材料，本发明在碳微球表面包覆一层聚环三磷腈‑4,4‑磺酰基二苯酚聚合物形成核壳结构的阻燃剂，这种阻燃剂以碳微球为碳源、以环三磷腈‑4,4‑磺酰基二苯酚聚合物为酸源和气源，能够实现类膨胀型阻燃剂的效果，更好地提高PET聚合物的阻燃性能。

技术领域

本发明涉及PET阻燃材料技术领域，尤其涉及一种PET/核壳结构碳微球复合材料及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种热塑型树脂，综合性能卓越且价格便宜，在多个领域中被广泛使用。但PET阻燃性能差，在空气中易燃，并且在燃烧过程中伴随着严重的熔融滴落现象，极易引起周围易燃物的点燃，给人民生命财产带来了很多潜在的不安全因素。

传统的含卤阻燃剂具有阻燃性能好并且价格低廉，所以被广泛的应用于PET的阻燃。但是在使用过程中发现含卤阻燃剂在遇高温或燃烧过程中会释放出具有腐蚀性和有毒的卤化氢气体，这些气体在火灾中可能导致人体窒息和伤亡，并对建筑物钢架结构腐蚀严重，而且对环境产生巨大的影响。

膨胀型阻燃剂具有无卤、低烟、无腐蚀性气体产生的优点，其由酸源、碳源和气源组成，受热时，膨胀性阻燃剂会在聚合物表面生成一层蓬松多孔封闭结构的炭质泡沫层隔离层，隔离层本身具有隔热、隔氧且不支持燃烧，从而实现阻燃。但膨胀型阻燃剂与PET等聚合物基体相容性较差，使得聚合物力学性能变差，且低分子量的膨胀型阻燃剂在使用中易于向聚合物材料表面迁移，导致其阻燃耐久性不佳。

纳米碳微球是由石墨片层在玻璃相的石墨结构间断分布而构成，具有优异的热稳定性，可作为阻燃剂添加到聚合物材料中起到阻燃效果，但是，纳米碳微球的比表面积较大，且与聚合物基体的相容性较差，在聚合物材料中极易团聚，不仅影响碳微球阻燃性能的发挥，还使得聚合物基体的力学性能显著下降。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题是：纳米碳微球作为阻燃剂直接添加到PET基体中，与聚合物基体的相容性较差，在聚合物材料中极易团聚，不仅影响碳微球阻燃性能的发挥，还使得聚合物基体的力学性能显著下降。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种PET/核壳结构碳微球复合材料，以重量百分含量计，包括以下成分：

核壳结构碳微球 1-3％

PET 余量。

具体地，所述核壳结构碳微球按照以下步骤制备：

(1)将木质素磺酸钠溶于水得到2g/100ml的木质素磺酸钠溶液，然后置于高压反应釜中，于240℃下反应4h，反应结束后，将产物置于乙醇中超声分散均匀，然后对其进行离心，重复2-3次乙醇分散、离心的步骤，最后将离心产物置于80℃烘箱中干燥，即得到碳微球；

(2)将1g碳微球、0.002mol六氯环三磷腈、0.006mol 4,4-二羟基二苯砜以及2ml三乙胺加入到100ml乙腈中，超声分散1h，然后置于60℃恒温油浴锅中搅拌反应10h，搅拌速度为600r/min，反应结束后，离心除去溶剂，用去离子水、丙酮分别洗涤产物3次，最后将得到的产物置于35℃的真空干燥箱中干燥，即得到核壳结构碳微球。

具体地，所述的一种PET/核壳结构碳微球复合材料，其特征在于，按照以下步骤制备；

按照配方量，将核壳结构碳微球、PET置于转矩流变仪中进行密炼，密炼机温度为270℃，转速为40rpm，熔融时间为12min，即得到PET/核壳结构碳微球复合材料。

本发明的有益效果是：