一种离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种离子液体改性碳纳米管‑不饱和聚酯树脂材料及其制备方法，属于阻燃材料技术领域，所述制备方法为首先制备离子液体改性碳纳米管材料，然后将离子液体改性碳纳米管材料添加到不饱和聚酯树脂中，通过混合固化，得到离子液体改性碳纳米管‑不饱和聚酯树脂材料。本发明专利技术使离子液体渗入碳纳米管的3D网络结构中而使碳纳米管分散不团聚，离子液体改性碳纳米管再与不饱和聚酯树脂混合，碳纳米管燃烧时可形成网络结构的连续炭层，具有很强的隔热隔氧功能，有效降低复合材料燃烧的热释放率，大大提高了不饱和聚酯树脂的阻燃性能。

A kind of carbon nanotubes unsaturated polyester resin material modified by ionic liquid and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料及其制备方法
本专利技术涉及阻燃材料
，特别是涉及一种离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料及其制备方法。
技术介绍
高分子化合物，又称聚合物或高聚物，指由许多小分子化合物通过共价键重复结合成的、相对分子质量很高(一万以上)的一类化合物。随着社会的迅速发展和进步，高分子化合物以密度小、耐腐蚀、强度高、电绝缘、易加工、成本低等良好的综合性能已逐渐覆盖了我们生活、生产、工作等方方面面。然而，聚合物极容易燃烧，而且许多聚合物的燃烧过程中常有腐蚀性的、或者有毒性的气体和烟雾产生。随着聚合物的广泛应用，人们的财产安全及生命安全将面临着越来越严重的威胁。高分子材料阻燃性的研究逐渐成为研究的一大趋势。不饱和聚酯树脂(UP)是日常生活中最为常见的一类热固性高分子材料，因其好的机械力学性能、有电绝缘性和粘接性以及稳定的化学性能等等，不饱和聚酯树脂被广泛的应用在生产生活中。但不饱和聚酯树脂也拥有聚合物的普遍缺点——易燃，无任何添加的情况下测得氧指数(LOl/％)只有20.9-21.3，并且燃烧时释放大量热、有毒性气体(主要是CO和NO)以及大量烟尘。严重威胁了人们的生命财产安全，同时对环境造成了更大的污染。碳纳米管具有高长径比、优异的热稳定性，作为新型阻燃剂被广泛应用于聚烯烃、聚酰胺等材料。碳纳米管阻燃材料的制备与应用一直受到国内外科研工作者的关注。但是，在实际应用过程中，碳纳米管难以溶于一般溶剂，而且非常容易团聚，在实际应用过程中受其分散性的限制。离子液体是一类在室温或接近室温下呈液态的融熔盐，一般由有机阳离子和无机阴离子组成，离子液体具备非挥发性，被公认为是符合绿色化学理念的溶剂与材料。目前离子液体被用作增塑剂、润滑剂、成核剂、抗静电剂及阻燃剂等，在聚合物改性方面已得到广泛的应用。但目前还未有离子液体改性碳纳米管用于增加UP的热稳定性能、提高UP的阻燃性能的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料及其制备方法，以提高UP的阻燃性能。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：技术方案一：本专利技术提供一种离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料的制备方法，包括以下步骤：首先制备离子液体改性碳纳米管材料，然后将离子液体改性碳纳米管材料添加到不饱和聚酯树脂中，通过混合固化，得到离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料。作为本专利技术的进一步改进，离子液体改性碳纳米管材料占不饱和聚酯树脂质量的0.05％-0.2％。作为本专利技术的进一步改进，离子液体改性碳纳米管材料占不饱和聚酯树脂质量的0.1％-0.15％。作为本专利技术的进一步改进，所述离子液体改性碳纳米管材料的制备方法为：将碳纳米管分散于离子液体中形成胶状物，同时进行超声处理或者研磨处理。作为本专利技术的进一步改进，超声功率为200-300w，超声时间为5-10min。作为本专利技术的进一步改进，所述碳纳米管为多壁碳纳米管。离子液体对于碳纳米管具有很好的分散能力，咪唑类离子液体处理多壁碳纳米管可使碳纳米管表面缺陷SP2杂化碳原子功能化，起到分散碳纳米管和催化碳纳米管表面改性的反应，降低改性碳纳米管与不饱和聚酯树脂的反应条件。作为本专利技术的进一步改进，所述离子液体为咪唑类离子液体。作为本专利技术的进一步改进，所述咪唑类离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑硫酸甲酯盐中的一种。优选1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。作为本专利技术的进一步改进，在制备离子液体改性碳纳米管材料之前，首先将碳纳米管进行酸化处理得到酸化碳纳米管，所述离子液体改性碳纳米管材料中离子液体和酸化碳纳米管按质量比1：1～4的比例共混。作为本专利技术的进一步改进，混合固化过程为先将离子液体改性碳纳米管材料与不饱和聚酯树脂的混合物放入烘箱中进行处理，然后倒入预热好的涂有高真空硅脂的聚四氟乙烯模具中，进行固化处理。作为本专利技术的进一步改进，烘箱处理的温度为50-80℃，时间为1-3h。技术方案二：本专利技术提供由所述的制备方法制备得到的一种离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料。本专利技术公开了以下技术效果：在本专利技术中，咪唑环上的π键与碳纳米管表面的π键在超声处理过程或者研磨过程产生堆叠作用，使离子液体渗入碳纳米管的3D网络结构中而使碳纳米管分散不团聚，形成类凝胶混合物，而且这种吸附效果具有饱和性，过多的离子液体会使多余的凝胶分层而析出，离子液体改性碳纳米管再与不饱和聚酯树脂混合，碳纳米管燃烧时可形成网络结构的连续炭层，具有很强的隔热隔氧功能，有效降低复合材料燃烧的热释放率，大大提高了不饱和聚酯树脂的阻燃性能。碳纳米管具有优异的力学性能，其理论拉伸强度为钢的100倍，是碳纤维的20倍，而其重量只有钢的1/6，碳纤维的1/2，弹性模量高达1TPa，是钢的5倍，其层间剪切强度高达500MPa。本专利技术采用的多壁纳米管具有优异的力学性能，多壁碳纳米管端口不规整的环在外界催化条件下打开形成中空管，在与不饱和聚酯树脂复合之后的材料具有高比模量、热膨胀系数小、耐高温、抗变形的性能，大大提高了不饱和聚酯树脂的热稳定性。具体实施方式现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。在不背离本专利技术的范围或精神的情况下，可对本专利技术说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本专利技术的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。本专利技术所述的材料均可通过购买得到。本专利技术所述MWNTs为多壁碳纳米管。本专利技术实施例中不饱和聚酯树脂所用型号为191型不饱和聚酯树脂。实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先制备离子液体改性碳纳米管材料，然后将离子液体改性碳纳米管材料添加到不饱和聚酯树脂中，通过混合固化，得到离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先制备离子液体改性碳纳米管材料，然后将离子液体改性碳纳米管材料添加到不饱和聚酯树脂中，通过混合固化，得到离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料。


2.根据权利要求1所述的一种离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料的制备方法，其特征在于，离子液体改性碳纳米管材料占不饱和聚酯树脂质量的0.05％-0.2％。


3.根据权利要求2所述的一种离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料的制备方法，其特征在于，离子液体改性碳纳米管材料占不饱和聚酯树脂质量的0.1％-0.15％。


4.根据权利要求1所述的一种离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料的制备方法，其特征在于，所述离子液体改性碳纳米管材料的制备方法为：将碳纳米管分散于离子液体中形成胶状物，同时进行超声处理或者研磨处理。


5.根据权利要求4所述的一种离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管为多壁碳纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：高明，王雨欣，
申请(专利权)人：华北科技学院，
类型：发明
国别省市：河北;13