高隔热抑烟的聚苯硫醚复合材料的制备方法及复合纤维技术

高隔热抑烟的聚苯硫醚复合材料的制备方法及复合纤维，其制备方法包括步骤：取聚苯硫醚、金属氧化物及硅烷偶联剂进行搅拌混合，并共混造粒，得到聚苯硫醚/金属化合物复合母粒；取聚苯硫醚、二维纳米材料及硅烷偶联剂按二维纳米材料进行搅拌混合，并共混造粒得到聚苯硫醚/二维纳米材料复合母粒；取聚苯硫醚在挤压造粒，得到纯聚苯硫醚母粒；将聚苯硫醚/金属化合物复合母粒、聚苯硫醚/二维纳米材料复合母粒及纯聚苯硫醚母粒进行混合，并转移至干燥设备中进行预结晶和干燥处理，得到共混粒料；将共混粒料熔融共混得到聚苯硫醚复合材料。本发明专利技术制备得到的复合纤维可纺性良好，纤维显示出较高的力学性能，以及高隔热与抑烟性能。以及高隔热与抑烟性能。以及高隔热与抑烟性能。

【技术实现步骤摘要】
高隔热抑烟的聚苯硫醚复合材料的制备方法及复合纤维


[0001]本专利技术涉及聚合物共混体系复合材料研究领域，具体涉及一种高隔热抑烟的聚苯硫醚复合材料的制备方法及复合纤维。

技术介绍

[0002]工业生产中的高温环境易对其生产作业中的人员产生热伤害，为满足这些特殊环境的热防护需求，开发具有良好的热量阻隔和烟雾抑制作用的耐热聚合物材料则显得至关重要。
[0003]聚苯硫醚作为新兴的高性能材料，其性能优异，耐热温度高达400℃，阻燃性较高，具备热防护材料的部分特征。但其在燃烧过程中，热氧作用下连续性热降解易发生，引起成炭结构对烟气和热量的阻隔效果差。针对聚苯硫醚的性能缺陷，如何通过组分掺杂，调控组分变化，实现炭层转化和燃烧行为改善，以降低热释放和烟释放是目前研究的重要课题。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术提供了一种高隔热抑烟的聚苯硫醚复合材料的制备方法及复合纤维，以解决现有技术的聚苯硫醚在燃烧过程中，热氧作用下连续性热降解易发生，引起成炭结构对烟气和热量的阻隔效果差的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种高隔热抑烟的聚苯硫醚复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
[0006]S1，取聚苯硫醚、金属氧化物及硅烷偶联剂按金属化合物含量为1
‑
5wt％进行搅拌混合，然后在200
‑
350℃下共混造粒，得到聚苯硫醚/金属化合物复合母粒；
[0007]S2，取聚苯硫醚、二维纳米材料及硅烷偶联剂按二维纳米材料含量为1<br/>‑
5wt％进行搅拌混合，然后在200
‑
350℃下共混造粒，得到聚苯硫醚/二维纳米材料复合母粒；
[0008]S3，取聚苯硫醚在200
‑
350℃下挤压造粒，得到纯聚苯硫醚母粒；
[0009]S4，将上述步骤S1
‑
S3得到的聚苯硫醚/金属化合物复合母粒、聚苯硫醚/二维纳米材料复合母粒及纯聚苯硫醚母粒按金属化合物的含量为0.3
‑
3wt％、二维纳米材料的含量为0.05
‑
0.5wt％进行混合复配，然后转移至干燥设备中进行预结晶和干燥处理，得到含水率小于50ppm的共混粒料；
[0010]S5，将共混粒料在200
‑
350℃下熔融共混，通过挤出注塑或熔融纺丝制备得到金属化合物含量为0.3
‑
3.0wt％、二维纳米材料含量为0.05
‑
0.5wt％的聚苯硫醚复合材料。
[0011]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤S1中，所述硅烷偶联剂的重量占比为金属化合物质量的10
‑
30wt％。
[0012]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤S1中，所述金属化合物包括Fe2O3、Fe3O4、Co3O4、NiO、LiFePO4中的一种或多种。
[0013]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤S2中，所述硅烷偶联剂的重量占比为二维纳米材料质量的10
‑
30wt％。
[0014]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤S2中，所述二维纳米材料包括石墨烯、二硫化钼、Maxene材料中的一种或多种。
[0015]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述共混造粒、挤压造粒和熔融共混所采用的设备均为双螺杆挤出机。
[0016]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述干燥设备为真空转鼓干燥设备。
[0017]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述真空转鼓干燥设备进行预结晶和干燥处理的工艺条件为：分别在95℃、130℃、160℃保温15h、15h、4h。
[0018]根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种复合纤维，所述复合纤维由上述任一项所述的高隔热抑烟的聚苯硫醚复合材料的制备方法制备得到。
[0019]本专利技术的高隔热抑烟的聚苯硫醚复合材料的制备方法及复合纤维，通过采用上述技术方案，可以达到如下有益效果：
[0020]1)本专利技术采用母粒复配的制备工艺，即先分别制备聚苯硫醚/金属化合物复合母粒、聚苯硫醚/二维纳米材料复合母粒及纯聚苯硫醚母粒，再将得到的聚苯硫醚/金属化合物复合母粒、聚苯硫醚/二维纳米材料复合母粒及纯聚苯硫醚母粒按金属化合物的含量为0.3
‑
3％、二维纳米材料的含量为0.05
‑
0.5％进行混合，然后转移至干燥设备中进行预结晶和干燥处理，得到含水率小于50ppm的共混粒料提高了掺杂组分(金属氧化物+二维纳米材料)含量的准确性；
[0021]2)本专利技术制备得到的复合纤维可纺性良好，纤维显示出较高的力学性能，以及高隔热与抑烟性能，适用于防火隔热领域；
[0022]3)本发制备的聚苯硫醚复合材料，显示出了良好的隔热及抑烟效果，相比纯PPS材料，其最大峰值热释放速率从100.41Kw/m2降低至35.68Kw/m2，总热释放从28.42MJ/m2降低至15.96MJ/m2、最大峰值产烟速率从0.028m3/s降低至0.006m3/s、总产烟量从2.61m3降低至1.46m3。
附图说明
[0023]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0024]图1为纯PPS纤维与PPS/G/Fe2O3纳米复合纤维的锥形量热测试下的热释放速率曲线对比图；
[0025]图2为纯PPS纤维与PPS/G/Fe2O3复纳米复合纤维的锥形量热测试下的总热释放曲线对比图；
[0026]图3为纯PPS纤维与PPS/G/Fe2O3复纳米复合纤维的锥形量热测试下的烟释放速率曲线对比图；
[0027]图4为纯PPS纤维与PPS/G/Fe2O3复纳米复合纤维的锥形量热测试下的总产烟量曲线对比图；
[0028]图5为纯PPS纤维和PPS/G/Fe2O3复纳米复合纤维的燃烧残炭结构的对比图；
[0029]图6为PPS纤维和PPS/G/Fe2O3复合纤维的SEM形貌图。
[0030]本专利技术目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0031]下面将结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。
[0032]金属氧化物，在催化聚合物燃烧成炭，以及抑制燃烧反应、降低烟释放和热释放等领域展现出了良好的性能。多数金属化合物来源广泛、生产工艺成熟，在低负载量下即可达到高效的效果。本专利技术提供出的高隔热抑烟的聚苯硫醚复合材料的制备方法，通过熔融共混工艺将金属化合物引入聚苯硫醚基体，对聚苯硫醚燃烧中的烟释放和热释放有显著的影响。
[0033]为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本专利技术的技术方案，下面将通过具体实施例的形式对本专利技术作进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高隔热抑烟的聚苯硫醚复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，取聚苯硫醚、金属氧化物及硅烷偶联剂按金属化合物含量为1
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5wt％进行搅拌混合，然后在200
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350℃下共混造粒，得到聚苯硫醚/金属化合物复合母粒；S2，取聚苯硫醚、二维纳米材料及硅烷偶联剂按二维纳米材料含量为1
‑
5wt％进行搅拌混合，然后在200
‑
350℃下共混造粒，得到聚苯硫醚/二维纳米材料复合母粒；S3，取聚苯硫醚在200
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350℃下挤压造粒，得到纯PPS母粒；S4，将上述步骤S1
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S3得到的聚苯硫醚/金属化合物复合母粒、聚苯硫醚/二维纳米材料复合母粒及纯聚苯硫醚母粒按金属化合物的含量为0.3
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3wt％、二维纳米材料的含量为0.05
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0.5wt％进行混合复配，然后转移至干燥设备中进行预结晶和干燥处理，得到含水率小于50ppm的共混粒料；S5，将共混粒料在200
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350℃下熔融共混，通过挤出注塑或熔融纺丝制备得到金属化合物含量为0.3
‑
3.0wt％、二维纳米材料含量为0.05
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0.5wt％的聚苯硫醚复合材料。2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡泽旭，代璐，张帆，倪明达，周哲，梁勇，李德劲，朱美芳，
申请(专利权)人：上海绪光纤维材料科技有限公司上海超碳石墨烯产业技术有限公司，
类型：发明
国别省市：