一种高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。复合材料按照重量份数计，由以下组分组成：PTT材料50‑80份，改性的二维超薄纳米TiO2 5‑35份，抗氧剂1‑2份，光稳定剂1‑2份，阻燃剂5‑10份，增容剂5‑10份；所述的改性的二维超薄纳米TiO2是将二维超薄纳米TiO2加入表面活性剂进行表面改性后得到的；所述的改性的二维超薄纳米TiO2为厚度小于50nm，径厚比大于10。本发明专利技术还提供一种高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料的制备方法。本发明专利技术的复合材料具有高韧性。

A Two-Dimensional Ultrathin Nano-Titanium Dioxide Modified PTT Composite with High Toughness and Its Preparation Method

The invention provides a high toughness two-dimensional ultra-thin nano-titanium dioxide modified PTT composite material and a preparation method thereof, belonging to the technical field of macromolecule materials. Composite materials are composed of the following components by weight: PTT material 50 80, modified two-dimensional ultra-thin nano-titanium dioxide 5 35, antioxidant 1 2, light stabilizer 1 2, flame retardant 5 10, compatibilizer 5 10. The modified two-dimensional ultra-thin nano-titanium dioxide is obtained by surface modification of two-dimensional ultra-thin nano-titanium dioxide with surfactant. The thickness of two-dimensional ultra-thin nano-titanium dioxide is less than 50 nm, and the diameter-thickness ratio is more than 10. The invention also provides a preparation method of two-dimensional ultra-thin nano-titanium dioxide modified PTT composite with high toughness. The composite material of the invention has high toughness.

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料及其制备方法。
技术介绍
PTT是聚对苯二甲酸丙二醇酯的英文简称，获得工业化生产的一种新型热塑性聚酯，同系列的聚酯PET、PTT的强度、硬度相似，且易于加工。由于PTT的优异性能：弹性、低吸水性、尺寸稳定性、耐磨及抗污等性能，它可以广泛用于衣料、产业、装饰和工程塑料等各个领域，特别是在地毯领域将成为PA强有力的竞争对手。据有关专家估计，PTT纤维的需求量大约55％来自地毯领域，其余的45％为其他纺织品领域。但纯PTT的缺口冲击强度低、缺口敏感性大的缺陷,极大地限制其应用范围的进一步扩大，如何使PTT材料同时具有良好的韧性和强度已成为国内外研究者的研究热点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料及其制备方法，该PTT复合材料具有良好的韧性。本专利技术首先提供一种高韧性二维超薄纳米TiO2改性PTT复合材料，按照重量份数计，由以下组分组成：PTT材料50-80份，改性的二维超薄纳米TiO25-35份，抗氧剂1-2份，光稳定剂1-2份，阻燃剂5-10份，增容剂5-10份；所述的改性的二维超薄纳米TiO2是将二维超薄纳米TiO2加入表面活性剂进行表面改性后得到的；所述的改性的二维超薄纳米TiO2为厚度小于50nm，径厚比大于10。优选的是，所述的表面活性剂为KH550或六甲基二硅胺烷中的一种或两种。优选的是，所述抗氧剂为抗氧剂626。优选的是，所述光稳定剂为光稳定剂3853。优选的是，所述阻燃剂为ExolitOP1230；所述增容剂为POE-g-MAH。本专利技术还提供一种高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料的制备方法，包括：步骤一：制备二维超薄纳米TiO2在氮气保护下，向乙二醇中加入四氯化钛，加热至回流，然后加入水反应，得到二维超薄纳米TiO2；步骤二：改性的二维超薄纳米TiO2将表面活性剂和步骤一的二维超薄纳米TiO2反应，得到改性的二维超薄纳米TiO2；步骤三：熔融共混将PTT、改性的二维超薄纳米TiO2、抗氧剂、光稳定剂、阻燃剂和增容剂进行搅拌混合至均匀，得到的混合物通过双螺杆挤出机挤出、造粒，得到粒料；步骤四：注塑成型将步骤三的粒料进行注塑成型，得到高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料。优选的是，所述步骤一中乙二醇与四氯化钛的体积比为(5-100)：1，四氯化钛与水的体积比为(1-4)：1。优选的是，所述的步骤二的反应温度为60～80℃，反应时间为2-6h。优选的是，所述步骤三的挤出温度为220-250℃，螺杆转速为100-150r/min。优选的是，所述步骤四的注塑成型温度为230-250℃。本专利技术的有益效果本专利技术提供一种高韧性的二维超薄TiO2改性PTT复合材料及其制备方法，该复合材料是在PTT材料中加入了改性的超薄片层的纳米TiO2，本专利技术通过调控改性后的二维纳米片层TiO2尺寸及径厚比、无机片层的表面修饰剂种类及用量可改善无机纳米片层在PTT树脂基体中的分散性及相容性，由于超薄的纳米片层材料具有无机材料的刚性，通过表面修饰技术控制其在PTT基体树脂中均匀分散，大径厚比的柔性片层材料与PTT基体树脂的分子链缠结作用会进一步加强其与树脂基体间界面结合强度，当复合材料在三维应力下，在裂尖损伤区域内，分散相承受了主要的张应力，而受外力一定大时，界面脱黏片层从基体树脂中脱离形成空洞，这会很大程度上释放了裂尖前段的三维张力，去除平面应变约束，从而使基体树脂产生了剪切屈服形变，提高了复合材料的韧性，同时二维纳米片层TiO2在PTT基体树脂中也起到异相成核的作用，改善其成型性能及热性能。具体实施方式下面将详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但不作为对本专利技术的限定。本专利技术首先提供一种高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料，按照重量份数计，由以下组分组成：PTT材料50-80份，改性的二维超薄纳米TiO25-35份，抗氧剂1-2份，光稳定剂1-2份，阻燃剂5-10份，增容剂5-10份；优选为PTT材料50-75份，改性的二维超薄纳米TiO28-20份，抗氧剂1份，光稳定剂1份，阻燃剂6-10份，增容剂5-6份；所述的改性的二维超薄纳米TiO2是将二维超薄纳米TiO2加入表面活性剂进行表面改性后得到的；所述的表面活性剂优选为KH550或六甲基二硅胺烷中的一种或两种。本专利技术通过表明活性剂对二维超薄纳米TiO2进行表面改性，使二维超薄纳米TiO2在PTT基体树脂中的分散性更好，以提高PTT材料的韧性。所述的改性的二维超薄纳米TiO2为厚度小于50nm，优选为10nm，径厚比大于10，优选为20；本专利技术限定该改性的二维超薄纳米TiO2的厚度和径厚比，当厚度过高时，会影响材料的综合力学性能，尤其是材料的冲击强度会降低，当径厚比太小时，二维TiO2在PTT中不易分散，使得PTT纳米复合材料达不到增韧的效果。按照本专利技术，所述的抗氧剂、光稳定剂、阻燃剂和增容剂为本领域常规的助剂，没有特殊限制，所述抗氧剂优选为抗氧剂626；所述光稳定剂优选为光稳定剂3853；所述阻燃剂优选为ExolitOP1230。所述增容剂优选为POE-g-MAH。本专利技术还提供一种高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料的制备方法，包括：在氮气保护下，向乙二醇中加入四氯化钛，加热至回流，然后加入水反应，反应结束后，降温至室温，离心分离洗涤后得到二维超薄纳米TiO2；所述的反应时间优选为30min-5h；更优选为2-4h，所述乙二醇与四氯化钛的体积比优选为(5-100)：1，更优选为(5-6)：1，，四氯化钛与水的体积比优选为(1-4)：1，更优选为(1-1.25)：1；所述的乙二醇作为导向剂；步骤二：改性的二维超薄纳米TiO2将表面活性剂和步骤一的二维超薄纳米TiO2反应，得到改性的二维超薄纳米TiO2；具体优选为：将二维超薄纳米TiO2反分散于水和乙醇混合溶液中，超生分散，所述的分散时间优选为50-60min，然后加入表面活性剂反应，所述的反应温度优选为60～80℃，时间优选为2-6h，冷却后离心，干燥，所述的离心转速优选为4000-6000r/min，干燥温度优选为60～140℃，干燥时间优选为12-24h；所述的表面活性剂的加入量为二维超薄纳米TiO2质量的2-10％，更优选为4％；步骤三：熔融共混将PTT、改性的二维超薄纳米TiO2、抗氧剂、光稳定剂、阻燃剂和增容剂进行搅拌混合至均匀，得到的混合物通过双螺杆挤出机挤出、造粒，得到粒料；所述的PTT、改性的二维超薄纳米TiO2进行混合之前，优选先分别进行干燥，以提高材料的加工性能，所述的干燥温度优选为95-125℃，干燥时间优选为2-8小时；所述的挤出温度优选为220-250℃，更优选为235℃，螺杆转速优选为100-150r/min，更优选为120r/min；步骤四：注塑成型将步骤三的粒料进行注塑成型，得到高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料。所述注塑成型温度优选为230-250℃，更优选为235℃。下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料，其特征在于，按照重量份数计，由以下组分组成：PTT材料50‑80份，改性的二维超薄纳米TiO2 5‑35份，抗氧剂1‑2份，光稳定剂1‑2份，阻燃剂5‑10份，增容剂5‑10份；所述的改性的二维超薄纳米TiO2是将二维超薄纳米TiO2加入表面活性剂进行表面改性后得到的；所述的改性的二维超薄纳米TiO2为厚度小于50nm，径厚比大于10。

【技术特征摘要】
1.一种高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料，其特征在于，按照重量份数计，由以下组分组成：PTT材料50-80份，改性的二维超薄纳米TiO25-35份，抗氧剂1-2份，光稳定剂1-2份，阻燃剂5-10份，增容剂5-10份；所述的改性的二维超薄纳米TiO2是将二维超薄纳米TiO2加入表面活性剂进行表面改性后得到的；所述的改性的二维超薄纳米TiO2为厚度小于50nm，径厚比大于10。2.根据权利要求1所述的一种高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料，其特征在于，所述的表面活性剂为KH550或六甲基二硅胺烷中的一种或两种。3.根据权利要求1所述的一种高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂626。4.根据权利要求1所述的一种高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料，其特征在于，所述光稳定剂为光稳定剂3853。5.根据权利要求1所述的一种高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为ExolitOP1230；所述增容剂为POE-g-MAH。6.权利要求1所述的一种高韧性二维超薄纳米二氧化钛改性PTT复合材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤一：制备二维超薄纳米TiO2在氮气保护下，向乙二醇中加入四氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：周光远，李璐，姜国伟，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22