[发明专利]一种抑烟型阻燃PET复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抑烟型阻燃PET复合材料，是由PET基体材料和生物质CDs进行熔融共混得到的CDs/PET复合材料，其中的生物质CDs是以柠檬酸为炭源，在硅烷偶联剂存在下采用水热法制备得到，其用量为复合材料质量的1～4%。本发明的抑烟型阻燃PET复合材料可以直接熔融纺丝制备CDs/PET阻燃纤维，也可以掺混在PET母料中熔融纺丝制备CDs/PET阻燃复合纤维。本发明采用了非黑色生物质碳材料，能同时发挥阻燃与抑烟的双重效应，以其作为PET的阻燃材料，能降低PET燃烧的火灾危险性。

技术领域

本发明属于阻燃材料技术领域，涉及一种阻燃PET复合材料，特别是涉及一种基于非黑色生物质碳材料的抑烟型阻燃PET复合材料。

背景技术

据统计，2018年全国火灾23.7万起，伤亡人数达2～3千人，直接财产损失36.75亿元。因此，研发高效阻燃剂是非常有意义的。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)属于五大合成塑料之一，应用十分广泛，具有耐磨、高强等特性。但其极限氧指数(LOI)仅为21%，属于熔融易燃材料，且燃烧时容易形成大量黑烟与熔滴，极易引发二次火灾，威胁着人类的生命与健康。因此，对PET进行阻燃与抑烟迫在眉睫。

在高热环境下，催化PET成炭而形成热稳定性优质的炭层，发挥其隔热隔氧的屏障作用，是同时实现PET阻燃和抑烟的有效途径。因此，PET燃烧形成的炭层结构在发挥阻燃的过程中起着重要作用。

纳米碳材料，如石墨烯、石墨、碳纳米管等，因具有无卤、耐热、耐火性的特性，可以在炭层结构中发挥重要作用，例如，提高炭层的热稳定性、致密性及阻隔性等(Didane N,Giraud S, Devaux E. Fire performances comparison of back coating and meltspinning approaches for PET covering textiles [J]. Polymer Degradation andStability, 2012, 97(7): 1083-1089；Feng X, Wang X, Cai W, et al. Studies onsynthesis of electrochemically exfoliated functionalized graphene andpolylactic acid/ferric phytate functionalized graphene nanocomposites as newfire hazard suppression materials [J]. ACS Applied Materials Interfaces,2016, 8(38): 25552-25562.)，是一类绿色环保阻燃材料。

虽然碳材料具有上述优异性能，但多数传统碳材料均表观为黑色。由于这一缺陷，极大的限制了碳材料在有颜色要求方面的应用。

作为纳米碳的新成员，碳点(CDs)是一种以碳核为骨架、表面富含官能团、粒径小于10nm的零维材料，其中，由sp²和sp³杂化碳构成的碳核赋予CDs优异的热稳定性，有利于提高炭层的抗热氧化性(Khose R V, Pethsangave D A, Wadekar P H, et al. Novelapproach towards the synthesis of carbon-based transparent highly potentflame retardant [J]. Carbon, 2018, 139: 205-209.)，即延续了纳米碳的阻燃共性；而小尺寸结构特性使CDs在增强炭层方面蕴藏着更优异的“纳米效应”。