[發明專利]高隔熱抑煙的聚苯硫醚復合材料的制備方法及復合纖維

在審

• 申請號: 202210046419.5
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114318579A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 胡澤旭;代璐;張帆;倪明達;周哲;梁勇;李德勁;朱美芳
• 申請（專利權）人: 東華大學;上海緒光纖維材料科技有限公司;上海超碳石墨烯產業技術有限公司
• 主分類號: D01F6/94
• 分類號: D01F6/94;D01F1/07;D01F1/10
• 代理公司: 西安杜諾匠心專利代理事務所(普通合伙) 61272
• 代理人: 葉厚平

高隔熱抑煙的聚苯硫醚復合材料的制備方法及復合纖維，其制備方法包括步驟：取聚苯硫醚、金屬氧化物及硅烷偶聯劑進行攪拌混合，并共混造粒，得到聚苯硫醚/金屬化合物復合母粒；取聚苯硫醚、二維納米材料及硅烷偶聯劑按二維納米材料進行攪拌混合，并共混造粒得到聚苯硫醚/二維納米材料復合母粒；取聚苯硫醚在擠壓造粒，得到純聚苯硫醚母粒；將聚苯硫醚/金屬化合物復合母粒、聚苯硫醚/二維納米材料復合母粒及純聚苯硫醚母粒進行混合，并轉移至干燥設備中進行預結晶和干燥處理，得到共混粒料；將共混粒料熔融共混得到聚苯硫醚復合材料。本發明制備得到的復合纖維可紡性良好，纖維顯示出較高的力學性能，以及高隔熱與抑煙性能。

技術領域

本發明涉及聚合物共混體系復合材料研究領域，具體涉及一種高隔熱抑煙的聚苯硫醚復合材料的制備方法及復合纖維。

背景技術

工業生產中的高溫環境易對其生產作業中的人員產生熱傷害，為滿足這些特殊環境的熱防護需求，開發具有良好的熱量阻隔和煙霧抑制作用的耐熱聚合物材料則顯得至關重要。

聚苯硫醚作為新興的高性能材料，其性能優異，耐熱溫度高達400℃，阻燃性較高，具備熱防護材料的部分特征。但其在燃燒過程中，熱氧作用下連續性熱降解易發生，引起成炭結構對煙氣和熱量的阻隔效果差。針對聚苯硫醚的性能缺陷，如何通過組分摻雜，調控組分變化，實現炭層轉化和燃燒行為改善，以降低熱釋放和煙釋放是目前研究的重要課題。

發明內容

基于此，本發明提供了一種高隔熱抑煙的聚苯硫醚復合材料的制備方法及復合纖維，以解決現有技術的聚苯硫醚在燃燒過程中，熱氧作用下連續性熱降解易發生，引起成炭結構對煙氣和熱量的阻隔效果差的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種高隔熱抑煙的聚苯硫醚復合材料的制備方法，其包括以下步驟：

S1，取聚苯硫醚、金屬氧化物及硅烷偶聯劑按金屬化合物含量為1-5wt％進行攪拌混合，然后在200-350℃下共混造粒，得到聚苯硫醚/金屬化合物復合母粒；

S2，取聚苯硫醚、二維納米材料及硅烷偶聯劑按二維納米材料含量為1-5wt％進行攪拌混合，然后在200-350℃下共混造粒，得到聚苯硫醚/二維納米材料復合母粒；

S3，取聚苯硫醚在200-350℃下擠壓造粒，得到純聚苯硫醚母粒；

S4，將上述步驟S1-S3得到的聚苯硫醚/金屬化合物復合母粒、聚苯硫醚/二維納米材料復合母粒及純聚苯硫醚母粒按金屬化合物的含量為0.3-3wt％、二維納米材料的含量為0.05-0.5wt％進行混合復配，然后轉移至干燥設備中進行預結晶和干燥處理，得到含水率小于50ppm的共混粒料；

S5，將共混粒料在200-350℃下熔融共混，通過擠出注塑或熔融紡絲制備得到金屬化合物含量為0.3-3.0wt％、二維納米材料含量為0.05-0.5wt％的聚苯硫醚復合材料。

作為本發明的進一步優選技術方案，步驟S1中，所述硅烷偶聯劑的重量占比為金屬化合物質量的10-30wt％。

作為本發明的進一步優選技術方案，步驟S1中，所述金屬化合物包括Fe₂O₃、Fe₃O₄、Co₃O₄、NiO、LiFePO₄中的一種或多種。

作為本發明的進一步優選技術方案，步驟S2中，所述硅烷偶聯劑的重量占比為二維納米材料質量的10-30wt％。

作為本發明的進一步優選技術方案，步驟S2中，所述二維納米材料包括石墨烯、二硫化鉬、Maxene材料中的一種或多種。

作為本發明的進一步優選技術方案，所述共混造粒、擠壓造粒和熔融共混所采用的設備均為雙螺桿擠出機。