碳纳米管对含磷阻燃聚酯的增强效应及其机理研究

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1、碳纳米管对含磷阻燃聚酯的增强效应及其机理研究摘要本文采用混酸氧化处理过的多壁碳纳米管(o．MⅥrCNTs)作为纳米填充材料，分别采用原位聚合法和熔融共混法制备了多壁碳纳米管／聚对苯二甲酸乙二酯(MWCNTs／PET)复合材料以及多壁碳纳米管／阻燃PET(MwCNTs／FIUET)复合物。采用傅里叶红外光谱仪(IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、极限氧指数仪(LOI)、锥形量热仪(CoNE)、旋转流变仪、Instron万能拉伸机和动态力学测试(DMA)等研究了碳纳米管在复合材料中的分散形态以及复合材料的结晶性能、热性能、燃烧性能、

2、流变性能、力学性能等。红外光谱测试及热重分析表明，MWCNTs经混酸处理可以在其产生一定数量的羧基官能团(．CooH)；力学拉伸试验和DMA测试都表明，添加MWCNTs后，聚合物的刚性均得到增强；DSC测试结果表明MWCNTs具有明显的异相成核作用，使复合材料的热结晶温度(‰)向高温移动，冷结晶温度(乇)向低温移动；TGA测试表明，MWCNTs的加入提高了复合材料的同一温度下的残余量；对于熔融共混法制备的复合材料，当MWCNTs添加量达到2．0％时，复合材料的导电性能有明显的增强；旋转流变仪测试表明，对于原位法制备的复合材料，当MWCNTs添加量为0．2％时，与基体相比，各

3、项流变性能有较明显的不同，而熔融共混法制备的复合材料的这一临界值为2％：锥形量热仪测试表明，随MWCNTs的加入，复合材料的热释放速率明显降低，说明MWCNTs的加入进一步提高了材料的阻燃性能。关键词：多壁碳纳米管／PET复合物；力学性能；阻燃性能；流变性能；热性能STUDYoFREINFoRCEMENTEFFECTSoFCARBoNNANoTUBESoNPHoSPHoRUS．CoNTAININGFLAME．RETARDANTPETANDITSMECHANISMAbstractInthisstudy,functionalizedmulti—walledcarbonnanot

4、ubes(D—MWCNTs)treatedbymixedacidwasusedasnanoscalefillertopreparemulti-walledcarbonnanotubes／poly(ethyleneterephthalate)(MWCNTs／PET)andMWCNTs／flame-retardantPET(MWCNTs／FRPET)compositesviainsituormelt-compounding．Fourierinfraredspectroscopy(FTIR)，scanningelectronmicroscopy(SEM)，thermalgravi

5、metricanalysis(TGA)，differentialscanningcalorimetry(DSC)，limitingoxygenindexinstrument(LOI)，conecalorimeter(CONE)，rotationalrheometer,Instronuniversaltensiletestingmachineanddynamicmechanical(DMA)wereusedtostudythedispersionstateofcarbonnanotubesinPETmatrixandthecrystallizationpropertiesof

6、composites，thermalproperties，combustionproperties，rheologicalbehaviors，andmechanicalproperties．ResultsfromIRspectraandTGAshowedthatsomecarboxylactivegroupwereformedonitssurfaceafterMWCNTswastreatedwiththemixedacid(H2S04／HN03)．MechanicaltensiletestsandDMAindicatethatmechanicalpropertiesofPE

7、TsampleswereenhancedwithincorporationofD—MWCNTs．DSCresultsshowedthatthecrystallizabilityofPETandFRPETwereincreasedwiththeaddtionofD-MWCNTs．Forthecompositepreparedbymelt—compounding，theelectricityconductivepropertieswereobviouslyimprovedwhentheamountofMWCNTswas