一种PET/PTT/碳纳米管复合材料及其制备方法

一种PET/PTT/碳纳米管复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种PET/PTT/碳纳米管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）是一种具有较高的熔融温度和玻璃化温度的结晶性聚合物，在一定的温度范围内保持优良的物理性能和力学性能，其耐疲劳性、耐摩擦性、耐老化性、电绝缘性特点极为突出，对大多数有机溶剂和酸较稳定，生产能耗较低，因而被广泛应用于合成纤维、薄膜和工程塑料等领域；但由于PET 刚性较强使得材料韧性较差，结晶速度较慢，成型模具温度高及成型周期长等缺点，大大限制了其应用范围。

聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）是一种结晶速度快，融融温度和玻璃化温度较低的结晶性聚合物，具有特别优异的柔软性、弹性回复性，加工性能、电气性能、机械性能和尺寸的稳定性特点；PTT 纤维保持了PET 纤维的优良的抗皱性和耐化学性，柔软性、抗日光性、耐污性、低静电性、易染性、低吸水率并具有一定的抗水解稳定性等特点。但其模量较低、材料较软限制了PTT 使用范围。

碳纳米管作为导热塑料的填料，可以大幅度地改善导热塑料的热传导率。碳纳米管的导电性能优于铜，可均匀分散在聚合物基体中形成导电通道，从而制成导电或抗静电材料。此外，碳纳米管强度极高、弹性模量也高，具有优良的耐磨与抗疲劳腐蚀、耐高热性能，通过与高分子材料复合，还可赋予材料新的性能。

将PET、PTT和碳纳米管共混制备的PET/PTT/碳纳米管复合材料，在性能上可以取长补短，将具有优良的成型加工、抗冲击、耐高温热老化、耐化学药品和导热抗静电性能等，因而具有极大的社会意义和巨大的经济价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种力学性能好、阻燃性优良和具有良好导热抗静电性能的PET/PTT/碳纳米管复合材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种PET/PTT/碳纳米管复合材料，其组分按质量百分数配比为：PET 32%～62%、PTT 15%～30%、改性碳纳米管5%～10%、相容剂3%～5%、玻璃纤维8%～12%、MBS 5%～8%、成核剂0.5%～1%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.1%～1%、阻燃剂0.1%～1%。

所述PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

所述PTT为聚对苯二甲酸丙二醇酯。

所述改性碳纳米管为表面经过预氧化和硅烷偶联剂活化改性处理、且粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管。

所述相容剂为聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐PMMA-g-MAH。

所述玻璃纤维为表面经过硅烷偶联剂处理、且平均直径在4～17μm的无碱短切玻璃纤维。

所述MBS为具有核壳结构的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。

所述成核剂为滑石粉、纳米二氧化硅、碳酸氢钠、苯甲酸钠、乙烯-甲基丙烯酸钠离子聚合物中的至少一种。

所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂2921、抗氧剂168中的至少一种。

所述润滑剂为硬脂酸酯、硅酮粉、改性乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。

所述阻燃剂为质量比1：3的全氟丁基磺酸钾与聚四氟乙烯的复合物。

上述的一种PET/PTT/碳纳米管复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）、将PET和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～120℃温度下干燥6～8小时，待用；

（2）、将粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管放入质量含量达98%以上的高氯酸溶液中，在超声波振荡和机械搅拌下，处理2～6h，然后用大量的去离子水清洗至中性，再将得到的碳纳米管置于质量含量在0.1%～1%的硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～6h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥24～48h，即得所述改性碳纳米管；

（3）、按重量配比称取干燥的PTT加入高速混合器中，并按重量配比加入MBS、抗氧剂、润滑剂、阻燃剂，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机熔融挤出切粒、并干燥，即一种PTT复合母料；

（4）、按重量配比称取干燥的PET加入高速混合器中，再加入步骤（2）制得的改性碳纳米管和步骤（3）制得的PTT复合母料，并按重量配比加入相容剂和成核剂，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机的主喂料口，同时从双螺杆挤出机的侧喂料口按重量配比加入所述玻璃纤维，通过双螺杆挤出机熔融混炼1～2分钟，螺杆转速控制在150～500r/min，加工温度在210℃～280℃范围，然后挤出造粒，即得本发明的一种PET/PTT/碳纳米管复合材料。

本发明的有益效果是，本发明以PET/PTT作为基体，综合了PET、PTT各自原有的优点，同时使用碳纳米管作为功能填料，用以提高PET/PTT的导热与抗静电性能，因而所得产物将具有良好的综合性能，其力学性能好，导热抗静电性能优良，成本低，适应性广，制备工艺简单，便于推广。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

一种PET/PTT/碳纳米管复合材料，其组分按质量百分数配比为：PET 32%、PTT 30%、改性碳纳米管10%、PMMA-g-MAH 5%、玻璃纤维12%、MBS 8%、纳米二氧化硅1%、抗氧剂1010 0.2%、硬脂酸酯0.8%、阻燃剂1%，所述改性碳纳米管为表面经过预氧化和硅烷偶联剂活化改性处理、且粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管，所述玻璃纤维为表面经过硅烷偶联剂处理、且平均直径在4～17μm的无碱短切玻璃纤维，所述阻燃剂为质量比1：3的全氟丁基磺酸钾与聚四氟乙烯的复合物。

制备方法：（1）、将PET和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～120℃温度下干燥6～8小时，待用；（2）、将粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管放入质量含量达98%以上的高氯酸溶液中，在超声波振荡和机械搅拌下，处理2～6h，然后用大量的去离子水清洗至中性，再将得到的碳纳米管置于质量含量在0.1%～1%的硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～6h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥24～48h，即得所述改性碳纳米管；（3）、按重量配比称取干燥的PTT加入高速混合器中，并按重量配比加入MBS、抗氧剂1010、硬脂酸酯、阻燃剂，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机熔融挤出切粒、并干燥，即一种PTT复合母料；（4）、按重量配比称取干燥的PET加入高速混合器中，再加入步骤（2）制得的改性碳纳米管和步骤（3）制得的PTT复合母料，并按重量配比加入PMMA-g-MAH和纳米二氧化硅，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机的主喂料口，同时从双螺杆挤出机的侧喂料口按重量配比加入所述玻璃纤维，通过双螺杆挤出机熔融混炼1～2分钟，螺杆转速控制在150～500r/min，加工温度在210℃～280℃范围，然后挤出造粒，即得本发明的一种PET/PTT/碳纳米管复合材料。

实施例2：

一种PET/PTT/碳纳米管复合材料，其组分按质量百分数配比为：PET 62%、PTT 15%、改性碳纳米管5%、PMMA-g-MAH 3%、玻璃纤维8%、MBS 5%、苯甲酸钠0.5%、抗氧剂1010 0.1%、改性乙撑双硬脂酰胺0.4%、阻燃剂1%，所述改性碳纳米管为表面经过预氧化和硅烷偶联剂活化改性处理、且粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管，所述玻璃纤维为表面经过硅烷偶联剂处理、且平均直径在4～17μm的无碱短切玻璃纤维，所述阻燃剂为质量比1：3的全氟丁基磺酸钾与聚四氟乙烯的复合物。

制备方法：（1）、将PET和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～120℃温度下干燥6～8小时，待用；（2）、将粒径在0.5～200nm、长度在5～20μm的碳纳米管放入质量含量达98%以上的高氯酸溶液中，在超声波振荡和机械搅拌下，处理2～6h，然后用大量的去离子水清洗至中性，再将得到的碳纳米管置于质量含量在0.1%～1%的硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～6h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥24～48h，即得所述改性碳纳米管；（3）、按重量配比称取干燥的PTT加入高速混合器中，并按重量配比加入MBS、抗氧剂1010、改性乙撑双硬脂酰胺、阻燃剂，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机熔融挤出切粒、并干燥，即一种PTT复合母料；（4）、按重量配比称取干燥的PET加入高速混合器中，再加入步骤（2）制得的改性碳纳米管和步骤（3）制得的PTT复合母料，并按重量配比加入PMMA-g-MAH和苯甲酸钠，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机的主喂料口，同时从双螺杆挤出机的侧喂料口按重量配比加入所述玻璃纤维，通过双螺杆挤出机熔融混炼1～2分钟，螺杆转速控制在150～500r/min，加工温度在210℃～280℃范围，然后挤出造粒，即得本发明的一种PET/PTT/碳纳米管复合材料。