PBTOMMT纳米复合材料的性能研究.pdf

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1、工程塑料应用2011年，第39卷，第5期PBT／OMMT纳米复合材料的性能研究张冬彭辉刘国玉刘曙光(山东理工大学材料科学与工程学院，淄博255049)摘要采用原位聚合方法制备了聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)／有机膨润土(OMMT)纳米复合材料。结果表明，含质量分数3％左右0MMT的PBT／OMMT纳米复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度、弯曲强度较纯PBT分别提高16．5％、11．3％和9．9％，热稳定性小幅提高。OMMT与阻燃剂混合使用，可大幅提高材料的阻燃性能，较纯PBT提高20％以上，达到难燃标准。关键词PBT／OMMT纳米复合材料性能聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)具有高硬度、高强J；度、高结晶

2、速度和优良的耐化学药品性能与电性能，X射线衍射(XRD)仪：D8Advance型，德国是一种重要的热塑性工程塑料，主要用在汽车、电子Brucker公司；电器、机械零部件、衣服等方面，占有非常大的市场水平垂直燃烧测定仪：CZF一3型，南京市江宁份额，过去几年每年都保持着较高的年均增长率。区分析仪器厂；但PBT仍然存在许多缺点，如缺口冲击强度低、热氧指数测定仪：HC一2型，南京市江宁区分析变形性大、易吸水、耐热性差、遇火后会剧烈燃烧、易仪器厂；发生滴燃现象等。因此，对PBT进行力学性能和阻热失重(TG)分析仪：STA409C型，德国Netzsch燃性能改性研究一直是PBT高性能化的一个重要公司；课

3、题¨I3J。原位聚合方法已成功制备了多种有扫描电子显微镜(SEM)：Sirion200型，荷兰无机纳米复合材料，如PP、PS、PET等，但关于FEI公司。PBT／有机膨润土(OMMT)纳米复合材料的研究报1．3PBT／OMMT纳米复合材料的制备道还很少。笔者以OMMT改性PBT，以期改善普采用原位聚合法制备PBT／OMMT纳米复合材通PBT的力学性能、热稳定性和阻燃性能等。料：①将1份OMMT放入30份蒸馏水中高速搅拌21实验部分h后静置，待形成稳定的悬浮液后加入0．1份插层1．1主要原材料剂，高速搅拌1h，待混合体系充分膨胀化后，把两种对苯二甲酸(PTA)：熔点()425~C，仪征化纤单体P

4、TA、BC加入其中，充分搅拌3h使其混合均研究院；匀，然后干燥脱水。②分别将质量分数为1％’3％、1，4一丁二醇(BG)：仪征化纤研究院；5％、7％、9％的OMMT与脱水后的混合液和催化剂催化剂(钛酸四丁酯)、插层剂(乙醇胺)：仪征充分混合均匀后加入到合成反应釜中，升温至200化纤研究院；—220cC进行酯化反应3h，然后再升温至240～OMMT：浙江丰虹粘土股份有限公司；270~C，在低压或接近真空的条件下反应3h，制得溴化环氧树脂／Sb：O，复配阻燃剂：溴化环氧树PBT／OMMT复合材料。③分别将质量分数为22％、脂与Sb：O。的质量比为3：l，苏州兰特纳米材料科技19％、15％、12％、

5、8％的阻燃剂，OMMT，步骤①得到有限公司。的混合液和催化剂混合均匀后加入合成反应釜中，1．2仪器、设备按照步骤②进行多次合成实验，得到添加阻燃剂的合成反应釜：仪征化纤研究院；PBT／OMMT纳米复合材料。注塑机：SZ一45～400DC型，宁波市金星塑料1．4性能测试机械厂；XRD分析：CuKa源(波长为0．154BE)，管电电子万能试验机：WDW1020型，中科院长春科新公司试验仪器研究所；通讯作者悬臂梁冲击试验机：XCJ型，吉林大学科教仪器收稿日期：2011．02．15张冬，等：PBT／OMMT纳米复合材料的性能研究4l压40kV，管电流100mA；MT纳米复合材料结构中能看到明暗相间的条

6、纹式拉伸性能按GB／T1040—1992测试；结构(白色的部分是OMMT片层，黑色部分是PBT弯曲性能按GB／T1042—1992测试；基体)，两条白带之问的距离基本可看做OMMT．片缺口冲击强度按GB／T1843—1996测试；层被插层剥离后的层间距，部分有机片层被剥离到氧指数(LOI)按GB／T2406—1993测试；接近100l'll'n的尺寸，形成部分插层部分剥离的阻燃性能按UL94测试。PBT／OMMT纳米复合材料。2结果与讨论2．1PBT／OMMT纳米复合材料的XRD分析图1示出PBT、OMMT及PBT／OMMT纳米复合材料的XRD谱图。从图1可以看出，纯PBT的XRD谱图比较平滑

7、，没有明显的衍射峰。PBT／OM—一一MT纳米复合材料较纯PBT有了明显的衍射峰，说明PBT进入OMMT晶体片层问，从而使得PBT／a～放大10OO0倍IlJ一放大20000倍图2纯PBT的SEM照片OMMT纳米复合材料的XRD谱图出现尖锐的衍射峰，并向小角方向移动。根据图1还可算出，OMMT及OMMT质量分数分别为1％、3％、5％、7％、9％的PBT／OMMT纳米复合材料的层问距分别为2．311