碳点协同聚酯制备复合聚酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种碳点协同聚酯制备的复合聚酯，碳点的掺杂赋予了聚酯优异的力学性能和荧光性，具有制备荧光防伪纤维的潜力。本发明专利技术采用共混或原位聚合方式制备复合聚酯，碳点在聚合体系中作为交联点，使得体系残炭量增加，热失重速率降低，由于碳点与聚酯相容性很强，因此有利于提高基体聚酯的力学性能，为聚酯增强改性方面提供了新的发展思路。酯增强改性方面提供了新的发展思路。

【技术实现步骤摘要】
碳点协同聚酯制备复合聚酯的方法


[0001]本专利技术属于高分子复合材料领域，具体涉及一种碳点协同聚酯制备复合聚酯的方法。

技术介绍

[0002]聚酯是用途最广、耗量最大的高分子材料，作为最早实现工业化应用的线性热塑性聚合物，因具有高模、高强、高弹等优良的物理和力学性能，而在塑料包装、薄膜及化纤领域中得到了广泛应用。聚酯材料在汽车、工业和民用建筑、家居用品、电子电器等领域的应用切实给人民生活带来便利的同时，因其氧指数一般仅为21％～22％，属于熔融性易燃纤维，给人民生命财产带来了潜在的不安全因素。
[0003]聚酯中以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为代表，PET有酯键，在强酸、强碱和水蒸汽作用下会发生分解，耐有机溶剂、耐候性好。缺点是结晶速率慢，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长，抗冲击性能差。
[0004]现有技术中，提高聚酯的弹性模量或断裂伸长率，或者赋予聚酯优异的阻燃性，往往会损失聚酯的其它性能，如耐热性能、机械性能等。因此，如何制备出具有高的弹性模量和好的成型性能的改性PET对于聚酯领域来说，一直是个难点。
[0005]由于上述原因，亟需研究一种力学性能好、热稳定性好的复合聚酯材料。

技术实现思路

[0006]为了克服上述问题，本专利技术人对聚酯及其复合物进行了锐意研究，研究出一种碳点协同聚酯制备的复合聚酯，碳点的掺杂赋予了聚酯优异的力学性能和荧光性，具有制备荧光防伪纤维的潜力。本专利技术采用共混或原位聚合方式制备复合聚酯，碳点在聚合体系中作为交联点，使得体系残炭量增加，热失重速率降低，由于碳点与聚酯相容性很强，因此有利于提高基体聚酯的力学性能，为聚酯增强改性方面提供了新的发展思路，从而完成了本专利技术。
[0007]具体来说，本专利技术的目的在于提供以下方面：
[0008]第一方面，提供一种复合聚酯，所述复合聚酯包括碳点和聚酯。
[0009]第二方面，提供一种复合聚酯的制备方法，将聚酯熔融，与碳点混合、固化。
[0010]第三方面，提供一种复合聚酯的制备方法，将碳点溶解于醇类化合物中混合均匀，再与羧酸类化合物混合发生酯化反应和缩聚反应。
[0011]第四方面，如第一方面所述的复合聚酯或采用第二方面或第三方面所述的方法制得的复合聚酯在发光塑料领域的应用。
[0012]本专利技术所具有的有益效果包括：
[0013](1)根据本专利技术提供的复合聚酯，碳点的掺杂会赋予聚酯优异的力学性能和荧光性，具有制备荧光防伪纤维的潜力。
[0014](2)根据本专利技术提供的制备复合聚酯的方法，采用共混或原位聚合方式制备复合
聚酯，碳点在聚合体系中作为交联点，使得体系残炭量增加，热失重速率降低。
[0015](3)根据本专利技术提供的制备复合聚酯的方法，碳点与聚酯相容性很强，碳点独特的性质为聚酯增强改性方面提供了新的发展思路，也为发光塑料领域指引了新的发展方向。
附图说明
[0016]图1示出实施例1制得的碳点TEM表征；
[0017]图2示出实施例1制得的碳点发射光的荧光光谱图；
[0018]图3示出实施例1碳点红外光谱图；
[0019]图4示出实验例1中热重变化曲线；
[0020]图5示出实验例2中DSC曲线曲线；
[0021]图6示出实验例3
‑
3中锥形量热测试曲线；
[0022]图7示出实验例3
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4的FTIR图；
[0023]图8示出实验例3
‑
5中的照片；
[0024]图9示出实验例3
‑
5中的照片；
[0025]图10示出实验例4中拉伸强度对比图。
具体实施方式
[0026]下面通过附图和实施例对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。
[0027]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
[0028]本专利技术第一方面，目的在于提供一种复合聚酯，所述复合聚酯包括碳点和聚酯。
[0029]从最早CNTs被用于聚酯改性，到最近人们开始关注石墨烯，基于纳米碳材料制备复合聚酯的研究工作开展时间仅10余年，却展现出巨大活力，并取得了令人鼓舞的成绩。实践表明，纳米碳材料在降低聚合物热释放速率和质量损失速率方面具有明显的优势，展现出很好的应用前景。然而，纳米碳材料虽然能显著降低材料的热释放速率和质量损失速率，但在添加过程中，由于易团聚导致制备的阻燃剂力学性能不会明显提高。
[0030]另外，与传统阻燃剂相比，目前纳米碳材料的价格还较高，将其应用于聚酯改性时，成本问题也须考虑。
[0031]在本专利技术中，碳点粒径小，具有优异的导热性、机械性能和光学性质以及低成本、高荧光量子产率、稳定性及生物相容性良好等诸多优点，是一种新型纳米碳材料，其自身优异的结构与性质决定了碳点易于与聚酯复合实现其功能化。
[0032]根据本专利技术，所述碳点和聚酯的重量百分比为(0.01～20)：(80.0～99.99)，优选为(0.1～10)：(92～99.5)，更优选为(0.5～5)：(96～99)。
[0033]其中，由于过多的碳点使得复合聚酯应力集中导致力学性能下降，在上述范围内，复合聚酯的力学性能最优，荧光性最强。
[0034]在本专利技术中，所述碳点粒径小于20nm，优选为1～10nm，更优选为5～7nm。小粒径的碳点会增强碳点和复合聚酯的相容性，也会增强复合聚酯的力学性能。
[0035]根据本专利技术，所述碳点的激发波长为200～500nm，优选为300～400nm，更优选为
320～360nm。
[0036]根据优选实施方式，所述碳点通过水热法制得，制备方法简单、绿色、环保。
[0037]进一步地，将明胶溶解于水中，在温度为100～300℃的高压釜中反应6～48h，经冷却、分离、干燥制得。
[0038]在本专利技术中，制备碳点的温度过高，会导致明胶在碳化过程中碳点团聚导致荧光强度减弱，而反应时间过长，对碳点的荧光强度影响不大，当反应温度为100～300℃，反应时间为6～48h时，制得的碳点粒径小、荧光强度高、分散均匀。
[0039]在进一步优选实施方式中，将明胶溶解于水中，在温度为180～260℃的高压釜中反应12～36h，经冷却、分离、干燥制得。
[0040]在更进一步优选实施方式中，将明胶溶解于水中，在温度为210℃的高压釜中反应36h，经冷却、分离、干燥制得。
[0041]根据本专利技术，所述明胶市售可得，优选市售的工业明胶。
[0042]其中，工业明胶的原材料大多是经过鞣制的皮革边脚料，因其中含有Cr(
Ⅵ
)等重金属难以再利用被废弃而造成环境污染，使用工业明胶制得的碳点效果好、成本低，还可以促进资源化利用。
[0043]在本专利技术中，所述聚酯具有良好的流动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合聚酯，其特征在于，所述复合聚酯包括碳点和聚酯。2.根据权利要求1所述的复合聚酯，其特征在于，所述碳点和聚酯的重量百分比为(0.01～20)：(80.0～99.99)。3.根据权利要求1或2所述的复合聚酯，其特征在于，所述碳点粒径小于20nm，碳点的激发波长为200～500nm。4.根据权利要求1所述的复合聚酯，其特征在于，所述复合聚酯的拉伸强度为25MPa以上，弹性模量为550MPa以上，断裂伸长率为8％以上，荧光强度为6
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104以上。5.根据权利要求1所述的复合聚酯，其特征在于，所述复合聚酯通过碳点和聚酯熔融共...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏建斐，王锐，顾伟文，梅峰，
申请(专利权)人：北京服装学院，
类型：发明
国别省市：