具有三维双网络结构的高强度超抗静电PET复合材料制备及其性能研究

《Polymer》：Preparation of High-Strength and Super Antistatic PET Composites with Designed Dual Conductive Network

本文报道了一种通过原位聚合法制备的改性PET复合材料，该材料通过引入多壁碳纳米管（MWCNT）和离子液体（IL）构建了稳健的三维双网络（DN）结构。研究表明，IL的添加显著改善了MWCNT在PET基体中的分散性，使复合材料体积电阻率Rv从1.78×1014 Ω·cm降至3.65×106 Ω·cm，同时有效提升了力学性能和加工流动性。该研究为电子元件包装、医疗器械外壳等领域的高性能PET基复合材料开发提供了新策略。

　　

引言

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）因其优异的热稳定性、光学透明性和力学性能，已成为最成功商业化的热塑性聚酯之一，广泛应用于电子元件、显示屏、材料包装和纺织品等领域。[1], [2] 然而，PET的大分子结构由大量非极性亚甲基/苯基基团构成...

材料

对苯二甲酸（PTA, 99.9%）购自恒力石化有限公司。乙二醇（EG, >99%）购自无锡精科化工有限公司。三氧化二锑（EGSb, Sb含量56–57%）由上海启智化工有限公司提供。离子液体（1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐, 97%）购自阿拉丁工业公司（中国上海）。长度为5–15 μm、直径为10–20 nm的多壁碳纳米管购自深圳跃创...

结果与讨论

本研究确定了3 wt%为多壁碳纳米管的最佳添加量，此时可建立相对完整的导电网络（图S1）。具体而言，C₃PET的体积电阻率R_v显著降低至2.52×10¹² Ω·cm（图S2）。此外，当多壁碳纳米管含量超过3 wt%时，复合材料产率下降，表明过量添加纳米粒子（>3 wt%）会破坏熔融合成过程中的熔体挤出（见表1）。

结论

本研究通过将多壁碳纳米管和离子液体引入PET基体，成功开发出具有优异抗静电性能和高强度的CIPET复合材料。材料合成采用工业上可行的一锅原位聚合策略。结果表明，离子液体的引入不仅促进了多壁碳纳米管在PET基体中的均匀分布，还通过形成双导电网络显著增强了复合材料的抗静电性能。