本发明专利技术公开了一种聚酯/纳米层状多氢氧化物阻燃复合材料及其制备方法。材料为聚酯中含有厚度为2～20nm、直径为30～200nm，其由3～25层、层厚为0.4～0.6nm的圆片状纳米层状多氢氧化物和催化剂，三者间的重量百分比为89～99.8％∶0.1～10％∶0.1～1％；方法为先将二价与三价金属无机盐的混合溶液向强碱溶液中滴加反应后过滤、洗涤得沉淀物，再将其分散到水与二醇的混液中得分散混液，之后，先将分散混液胶溶得到层状纳米多氢氧化物的二醇溶胶，再将二醇溶胶、催化剂、对苯二甲酸单体和对应的二醇单体混合后置于搅拌、氮气氛、3MPa和245～255℃下得预聚物，然后，先将其置于搅拌和245～255℃下1h，再将其置于搅拌、10Pa和260～280℃下2h，制得产物。它可广泛地用于阻燃领域中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种阻燃复合材料及制备方法，尤其是一种聚酯/纳米层状多氢氧化 物阻燃复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着世界科学技术的进步和工业的发展，聚酯纤维虽在数量上快速发展，可是在 性能和功能上却仍不能满足人们的要求，为此，人们开发了一大批差别化、功能化及高性能 的合成纤维。如在2008年2月27日公开的本申请人的一份中国专利技术专利申请公布说明书 CN 101130625A中披露的一种“具有阻燃性的聚酯无机纳米复合材料及其制备方法”。它意 欲提供一种由多种无机材料复配而成的具有阻燃性的聚酯无机纳米复合材料，以及添加量 少，制备简便的制备方法。无机纳米复合材料由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁 二醇酯与均勻分布在其中的无机纳米粒子构成，其中，无机纳米粒子为二氧化硅、氢氧化镁 和氢氧化锆；制备方法为先按化学配比称量无机纳米粒子的粉体或胶体或其前驱体以及乙 二醇或丁二醇单体，将其混合后向其中加入对苯二甲酸单体、催化剂和助剂得混合均勻体， 再将混合均勻体在氮气氛下酯化反应2 池后于常压下排出多余的水，然后将其依次在搅 拌下于真空度为彡700Pa的氮气氛下在265 275°C中反应0. 5 1.釙、真空度为彡70Pa 的氮气氛下在265 275°C中反应2 池，搅拌至粘度达标后制得无机纳米复合材料。然 而，无论是无机纳米复合材料，还是其制备方法，均存在着欠缺之处，首先，无机纳米复合材 料虽也有较好的阻燃性能，却也有着材料的热分解温度变化不大、阻燃后复合材料的残炭 量不太理想和改善普通聚酯PET熔融滴落现象不明显的不足；其次，制备方法难以进一步 地提升或改善无机纳米复合材料的性能，且所需无机纳米粒子的种类较多，同时还需使用 助剂方能制得无机纳米复合材料。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为克服现有技术中的欠缺之处，提供一种聚酯中含有纳 米层状多氢氧化物的聚酯/纳米层状多氢氧化物阻燃复合材料。本专利技术要解决的另一个技术问题为提供一种聚酯/纳米层状多氢氧化物阻燃复 合材料的制备方法。为解决本专利技术的技术问题，所采用的技术方案为聚酯/纳米层状多氢氧化物阻 燃复合材料主要组成为对苯二甲酸乙二醇酯或对苯二甲酸丙二醇酯或对苯二甲酸丁二醇 酯，特别是，所述对苯二甲酸乙二醇酯或对苯二甲酸丙二醇酯或对苯二甲酸丁二醇酯中含有 纳米层状多氢氧化物和催化剂，所述纳米层状多氢氧化物为圆片状，所述圆片的厚度为 2 20nm、直径为30 200nm，其由3 25层、每层厚度为0. 4 0. 6nm的多氢氧化物构 成；所述纳米层状多氢氧化物、催化剂和对苯二甲酸乙二醇酯或对苯二甲酸丙二醇酯或对苯二甲酸丁二醇酯之间的重量百分比为0. 1 10% 0.1 1%: 89 99.8%。作为聚酯/纳米层状多氢氧化物阻燃复合材料的进一步改进，所述的催化剂为醋 酸锑或三氧化二锑或乙二醇钛。为解决本专利技术的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为聚酯/纳米层状 多氢氧化物阻燃复合材料的制备方法包括共沉淀法，特别是完成步骤如下步骤1，先将二价金属无机盐与三价金属无机盐按1 0. 1 2的摩尔比混合后溶 于水中，得到金属离子浓度为0. 1 2M的混合溶液，再向置于搅拌状态和50 80°C下的浓 度为0. 1 2M的强碱性水溶液中滴加混合溶液，反应至少30min后，得到反应物，对反应物 过滤、洗涤后，得到沉淀物，之后，先将沉淀物分散到水与二醇的混液中，得到分散混液，其 中，混液中的水与二醇间的摩尔比为1 10 100，再将分散混液置于搅拌状态、氮气气氛 和80 150°C下胶溶5 15h，得到层状纳米多氢氧化物的二醇溶胶；步骤2，先将层状纳米多氢氧化物的二醇溶胶、催化剂、对苯二甲酸单体和对应的 二醇单体按照所需的重量百分比相混合，得到混合体，其中，对苯二甲酸单体和对应的二醇 单体间的摩尔比为1 1 2，再将混合体置于搅拌状态、氮气气氛、压力至少为3Mpa和 温度为245 255°C下预聚至少1.证后，得到预聚物，接着，先将预聚物置于搅拌状态和 245 255°C下出水至少lh，再将其置于搅拌状态、压力彡101 和温度为260 280°C下至 少池，制得聚酯/纳米层状多氢氧化物阻燃复合材料。作为聚酯/纳米层状多氢氧化物阻燃复合材料的制备方法的进一步改进，所述的 二价金属无机盐为锌(Zn)的氯化物或硝酸盐或硫酸盐，或锰(Mn)的氯化物或硝酸盐，或 铜(Cu)的氯化物或硝酸盐或硫酸盐，或镁(Mg)的氯化物或硝酸盐或硫酸盐，或镍(Ni)的 氯化物或硝酸盐，或前述中的两种以上；所述的当二价金属无机盐为两种以上时，其相互间 的摩尔比均为1 1 ；所述的三价金属无机盐为铁(Fe)的氯化物或硝酸盐或硫酸盐，或钴 (Co)的氯化物或硝酸盐，或铝(Al)的氯化物或硝酸盐或硫酸盐，或铬(Cr)的氯化物或硝酸 盐，或铈(Ce)的氯化物或硝酸盐，或前述中的两种以上；所述的当三价金属无机盐为两种 以上时，其相互间的摩尔比均为1 1 ；所述的强碱性水溶液为氢氧化钠水溶液，或氢氧化 钾水溶液，或氢氧化钡水溶液，或氢氧化钙水溶液，或氨水；所述的对反应物洗涤为用水清 洗2 5次；所述的二醇为乙二醇，或1，3-丙二醇，或1，4- 丁二醇；所述的层状纳米多氢氧 化物的二醇溶胶为层状纳米多氢氧化物的乙二醇溶胶，或层状纳米多氢氧化物的丙二醇溶 胶，或层状纳米多氢氧化物的丁二醇溶胶；所述的催化剂为醋酸锑，或三氧化二锑，或乙二 醇钛；所述的对应的二醇单体为乙二醇，或1，3_丙二醇，或1，4_ 丁二醇。相对于现有技术的有益效果是，其一，对制得的中间产物-层状纳米多氢氧化物 的二醇溶胶分别使用透射电子显微镜和X射线衍射仪进行表征，从得到的结果可知，中间 产物为厚度为2 20nm、直径为30 200nm的圆片状物，该圆片状物由3 25层、每层厚 度为0. 4 0. 6nm的多氢氧化物构成；其二，经原位聚合法对聚合单体(对苯二甲酸与乙 二醇或者1，3_丙二醇或者1，4_ 丁二醇)与中间产物和催化剂聚合而成的产物，因其中的 中间产物的存在，而使其具有了良好的阻燃性能。圆片状的多层纳米多氢氧化物的阻燃机 理为，多氢氧化物在受热时发生分解而吸收了聚酯燃烧时表面的热量，同时也释放出大量 的水分来稀释聚酯燃烧时表面的氧气，从而起到了阻燃的作用。圆片状的结构在热分解和 燃烧的过程中，其圆片之间和圆片自身多层的构造所形成的骨架结构既有利于聚酯的快速成炭，又起到了隔热及阻止可燃气体逸出的作用，大大地提升了对聚酯的阻燃效果。从而可 以大大地降低聚酯中阻燃材料的使用量。经对其中含有起阻燃作用的纳米层状多氢氧化物 的质量百分比仅为2%的产物进行的测试可知，产物的热稳定性有了较明显的提高，其热分 解温度提高了 14°C，产物燃烧后的残炭量约为20%，与现有技术的含有起阻燃作用的无机 纳米粒子的质量百分比为8%的结果是同样的，聚酯的熔融滴落现象也得到了较好的改善； 其三，制备方法科学、有效，不仅进一步地提升和改善了产物的性能，还减少了含有的阻燃 物种类和不再需要使用助剂。作为有益效果的进一步体现，一是二价金属无机盐优选为锌的氯化物或硝酸盐或 硫酸盐，或锰的氯化物或硝酸盐，或铜的氯化物或硝酸盐或硫酸盐，或镁的氯化物或硝酸盐 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚酯／纳米层状多氢氧化物阻燃复合材料，主要组成为对苯二甲酸乙二醇酯或对苯二甲酸丙二醇酯或对苯二甲酸丁二醇酯，其特征在于： 所述对苯二甲酸乙二醇酯或对苯二甲酸丙二醇酯或对苯二甲酸丁二醇酯中含有纳米层状多氢氧化物和催化剂，所述纳米层状多氢氧化物为圆片状，所述圆片的厚度为２～２０ｎｍ、直径为３０～２００ｎｍ，其由３～２５层、每层厚度为０．４～０．６ｎｍ的多氢氧化物构成； 所述纳米层状多氢氧化物、催化剂和对苯二甲酸乙二醇酯或对苯二甲酸丙二醇酯或对苯二甲酸丁二醇酯之间的重量百分比为０．１～１０％∶０．１～１％∶８９～９９．８％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈林，田兴友，郑康，胡坤，张怡，王若溪，刘晨，李勇，崔平，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：34
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