專(zhuān)利名稱(chēng)：賽璐珞復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種賽璐珞復(fù)合材料，還涉及這種賽璐珞復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)“《化學(xué)教育》，1995，第2期第46頁(yè)”公開(kāi)了賽璐珞這種塑料制品。賽璐珞是一種極其理想的快速燒蝕材料的基體材料，當(dāng)存放溫度高于140℃時(shí)，就易發(fā)生燃燒，而且燃燒及其迅速，但賽璐珞在具備優(yōu)異的快速燒蝕性能的同時(shí)也暴露了自身的缺點(diǎn)采用這種材料制備厚制件需要的時(shí)間較長(zhǎng)，塑化也較困難，且所制備材料的力學(xué)性能不高純賽璐珞材料的拉伸強(qiáng)度僅為28.95MPa，彎曲強(qiáng)度僅為35.40MPa，沖擊強(qiáng)度僅為4.15MPa。這在一定程度上限制了賽璐珞材料的使用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)力學(xué)性能低的不足，本發(fā)明提供一種賽璐珞復(fù)合材料，采用納米級(jí)β-碳化硅晶須為增韌補(bǔ)強(qiáng)改性劑來(lái)提高賽璐珞的力學(xué)性能，同時(shí)保留了賽璐珞在高溫、高熱下易燃燒分解的特性。
本發(fā)明還提供這種賽璐珞復(fù)合材料的制備方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案一種賽璐珞復(fù)合材料，其特點(diǎn)是由60～95％重量份的賽璐珞粉體、1～30％重量份的納米級(jí)β-碳化硅晶須、1～5％重量份的偶聯(lián)劑以及1～12％重量份的溶劑制成。
上述的偶聯(lián)劑是單烷氧基鈦酸酯、單烷氧基磷酸酯鈦酸酯偶、單烷氧基不飽和脂肪酸鈦酸酯、焦磷酸型鈦酸酯、螯合型焦磷酸鈦酸酯、配位型亞磷酸酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的任一種。
上述的溶劑是異丙醇、丙酮、乙醇的任一種。
一種上述賽璐珞復(fù)合材料的制備方法，其特點(diǎn)是包括下述步驟(a)將1～5％重量份的偶聯(lián)劑溶于1～12％重量份的溶劑中并攪拌均勻，加入1～30％重量份的納米級(jí)β-碳化硅晶須，用玻璃棒攪拌15～35min，再用超聲波處理20～40min，使之充分混合均勻；(b)將經(jīng)過(guò)步驟(a)混合的混合料邊加熱邊攪拌至溶劑揮發(fā)后，放入真空干燥箱烘干；(c)取60～95％重量份的賽璐珞粉體，與經(jīng)過(guò)步驟(a)、(b)處理的納米級(jí)β-碳化硅晶須一起放入高速混合機(jī)中，采用多次短時(shí)攪拌混合均勻；(d)將經(jīng)過(guò)步驟(c)混合的原料裝入模具中，在常溫冷壓20min，將壓好的冷坯料在120℃溫度下進(jìn)行預(yù)熱熔融0.5h后注入模具，在15MPa下保溫、保壓30min，然后保壓降溫到65℃以下開(kāi)模，即得賽璐珞復(fù)合材料。
本發(fā)明的有益效果是由于采用納米級(jí)β-碳化硅晶須增韌賽璐珞，使得賽璐珞復(fù)合材料的力學(xué)性能得到了提高，其沖擊強(qiáng)度由現(xiàn)有技術(shù)的4.15MPa提高到6.53～11.26MPa；拉伸強(qiáng)度由現(xiàn)有技術(shù)的28.95MPa提高到31.23～41.84MPa；彎曲強(qiáng)度由現(xiàn)有技術(shù)的35.40MPa提高到41.24～54.04MPa。同時(shí)，還保持了賽璐珞基體高溫、高熱下易燃燒分解的特性。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，指導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。本實(shí)施例不以任何方式限制本發(fā)明。
實(shí)施例1，將5g牌號(hào)為NDZ-101的單烷氧基鈦酸酯偶聯(lián)劑溶于12g異丙醇溶劑中并攪拌均勻，加入30g納米級(jí)β-碳化硅晶須，用玻璃棒攪拌35min，再用超聲波處理40min，使之充分混合均勻。再邊加熱邊攪拌至溶劑揮發(fā)，然后把混合物放入真空干燥箱烘干；取賽璐珞粉體95g，與經(jīng)過(guò)前述偶聯(lián)劑處理的納米級(jí)β-碳化硅晶須一起放入高速混合機(jī)中，采用多次短時(shí)攪拌方法來(lái)防止局部溫度過(guò)高，高速攪拌下混合均勻，將上述混合均勻的原料裝入模具中，在常溫冷壓20min，將壓好的冷坯料在120℃溫度下進(jìn)行預(yù)熱熔融0.5h后注入模具，放氣3～5次，10min后放氣3次后加壓至10MPa，再經(jīng)過(guò)15min后放氣3～5次，在15MPa下保溫、保壓30min，然后保壓降溫到65℃以下開(kāi)模取出制件，即得賽璐珞復(fù)合材料。
所制賽璐珞復(fù)合材料經(jīng)測(cè)定，沖擊強(qiáng)度為7.23MPa，拉伸強(qiáng)度為34.25MPa，彎曲強(qiáng)度為43.46MPa。
實(shí)施例2，將4g牌號(hào)為NDZ-105的單烷氧基不飽和脂肪酸鈦酸酯偶聯(lián)劑溶于9g異丙醇溶劑中并攪拌均勻，加入24g納米級(jí)β-碳化硅晶須，用玻璃棒攪拌30min，再用超聲波處理35min，使之充分混合均勻。再邊加熱邊攪拌至溶劑揮發(fā)，然后把混合物放入真空干燥箱烘干；取賽璐珞粉體85g，與經(jīng)過(guò)前述偶聯(lián)劑處理的納米級(jí)β-碳化硅晶須一起放入高速混合機(jī)中，采用多次短時(shí)攪拌方法來(lái)防止局部溫度過(guò)高，高速攪拌下混合均勻，將上述混合均勻的原料裝入模具中，在常溫冷壓20min，將壓好的冷坯料在120℃溫度下進(jìn)行預(yù)熱熔融0.5h后注入模具，放氣3～5次，10min后放氣3次后加壓10MPa，再15min后放氣3～5次，在15MPa下保溫、保壓30min，然后保壓降溫到65℃以下開(kāi)模取出制件，即得賽璐珞復(fù)合材料。
所制賽璐珞復(fù)合材料經(jīng)測(cè)定，沖擊強(qiáng)度為8.76MPa，拉伸強(qiáng)度為36.98MPa，彎曲強(qiáng)度為47.98MPa。
實(shí)施例3，將3g牌號(hào)為KH-550的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于6g乙醇溶劑中并攪拌均勻，加入16g納米級(jí)β-碳化硅晶須，用玻璃棒攪拌25min，再用超聲波處理30min，使之充分混合均勻。再邊加熱邊攪拌至溶劑揮發(fā)，然后把混合物放入真空干燥箱烘干；取賽璐珞粉體75g，與經(jīng)過(guò)前述偶聯(lián)劑處理的納米級(jí)β-碳化硅晶須一起放入高速混合機(jī)中，采用多次短時(shí)攪拌方法來(lái)防止局部溫度過(guò)高，高速攪拌下混合均勻，將上述混合均勻的原料裝入模具中，在常溫冷壓20min，將壓好的冷坯料在120℃溫度下進(jìn)行預(yù)熱熔融0.5h后注入模具，放氣3～5次，10min后放氣3次后加壓10MPa，再15min后放氣3～5次，在15MPa下保溫、保壓30min，然后保壓降溫到65℃以下開(kāi)模取出制件，即得賽璐珞復(fù)合材料。
所制賽璐珞復(fù)合材料經(jīng)測(cè)定，沖擊強(qiáng)度為11.26MPa，拉伸強(qiáng)度為41.84MPa，彎曲強(qiáng)度為54.04MPa。
實(shí)施例4，將2g牌號(hào)為KH-560的γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷溶于3g乙醇溶劑中并攪拌均勻，加入8g納米級(jí)β-碳化硅晶須，用玻璃棒攪拌20min，再用超聲波處理25min，使之充分混合均勻。再邊加熱邊攪拌至溶劑揮發(fā)，然后把混合物放入真空干燥箱烘干；取賽璐珞粉體65g，與經(jīng)過(guò)前述偶聯(lián)劑處理的納米級(jí)β-碳化硅晶須一起放入高速混合機(jī)中，采用多次短時(shí)攪拌方法來(lái)防止局部溫度過(guò)高，高速攪拌下混合均勻，將上述混合均勻的原料裝入模具中，在常溫冷壓20min，將壓好的冷坯料在120℃溫度下進(jìn)行預(yù)熱熔融0.5h后注入模具，放氣3～5次，10min后放氣3次后加壓10MPa，再15min后放氣3～5次，在15MPa下保溫、保壓30min，然后保壓降溫到65℃以下開(kāi)模取出制件，即得賽璐珞復(fù)合材料。
所制賽璐珞復(fù)合材料經(jīng)測(cè)定，沖擊強(qiáng)度為9.43MPa，拉伸強(qiáng)度為38.25MPa，彎曲強(qiáng)度為50.34MPa。
實(shí)施例5，將1g牌號(hào)為NDZ-311的螯合型焦磷酸鈦酸酯偶聯(lián)劑溶于1g丙酮溶劑中并攪拌均勻，加入1g納米級(jí)β-碳化硅晶須，用玻璃棒攪拌15min，再用超聲波處理20min，使之充分混合均勻。再邊加熱邊攪拌至溶劑揮發(fā)，然后把混合物放入真空干燥箱烘干；取賽璐珞粉體60g，與經(jīng)過(guò)前述偶聯(lián)劑處理的納米級(jí)β-碳化硅晶須一起放入高速混合機(jī)中，采用多次短時(shí)攪拌方法來(lái)防止局部溫度過(guò)高，高速攪拌下混合均勻，將上述混合均勻的原料裝入模具中，在常溫冷壓20min，將壓好的冷坯料在120℃溫度下進(jìn)行預(yù)熱熔融0.5h后注入模具，放氣3～5次，10min后放氣3次后加壓10MPa，再15min后放氣3～5次，在15MPa下保溫、保壓30min，然后保壓降溫到65℃以下開(kāi)模取出制件，即得賽璐珞復(fù)合材料。
所制賽璐珞復(fù)合材料經(jīng)測(cè)定，沖擊強(qiáng)度為6.53MPa，拉伸強(qiáng)度為31.23MPa，彎曲強(qiáng)度為41.24MPa。
另外，還分別用牌號(hào)為NDZ-102的單烷氧基磷酸酯鈦酸酯偶聯(lián)劑、牌號(hào)為NDZ-201的焦磷酸型鈦酸酯偶聯(lián)劑、牌號(hào)為NDZ-401的配位型亞磷酸酯偶聯(lián)劑以及牌號(hào)為KH-570的γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑對(duì)納米級(jí)β-碳化硅晶須進(jìn)行處理，所制備的賽璐珞復(fù)合材料均取得了滿(mǎn)意的效果。
本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的具體實(shí)施例應(yīng)視為初步說(shuō)明。無(wú)疑本領(lǐng)域的技術(shù)人員可作各種改變，這種改變只要落入權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍內(nèi)，均應(yīng)理解為構(gòu)成本發(fā)明的一部分。
權(quán)利要求
1.一種賽璐珞復(fù)合材料，其特征是由60～95％重量份的賽璐珞粉體、1～30％重量份的納米級(jí)β-碳化硅晶須、1～5％重量份的偶聯(lián)劑以及1～12％重量份的溶劑制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的賽璐珞復(fù)合材料，其特征在于所述的偶聯(lián)劑是單烷氧基鈦酸酯、單烷氧基磷酸酯鈦酸酯偶、單烷氧基不飽和脂肪酸鈦酸酯、焦磷酸型鈦酸酯、螯合型焦磷酸鈦酸酯、配位型亞磷酸酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的賽璐珞復(fù)合材料，其特征在于所述的溶劑是異丙醇、丙酮、乙醇的任一種。
4.一種權(quán)利要求1所述賽璐珞復(fù)合材料的制備方法，其特征包括下述步驟(a)將1～5％重量份的偶聯(lián)劑溶于1～12％重量份的溶劑中并攪拌均勻，加入1～30％重量份的納米級(jí)β-碳化硅晶須，用玻璃棒攪拌15～35min，再用超聲波處理20～40min，使之充分混合均勻；(b)將經(jīng)過(guò)步驟(a)混合的混合料邊加熱邊攪拌至溶劑揮發(fā)后，放入真空干燥箱烘干；(c)取60～95％重量份的賽璐珞粉體，與經(jīng)過(guò)步驟(a)、(b)處理的納米級(jí)β-碳化硅晶須一起放入高速混合機(jī)中，采用多次短時(shí)攪拌混合均勻；(d)將經(jīng)過(guò)步驟(c)混合的原料裝入模具中，在常溫冷壓20min，將壓好的冷坯料在120℃溫度下進(jìn)行預(yù)熱熔融0.5h后注入模具，在15MPa下保溫、保壓30min，然后保壓降溫到65℃以下開(kāi)模，即得賽璐珞復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種賽璐珞復(fù)合材料，其特點(diǎn)是由60～95％重量份的賽璐珞粉體、1～30％重量份的納米級(jí)β－碳化硅晶須、1～5％重量份的偶聯(lián)劑以及1～12％重量份的溶劑制成。還公開(kāi)了所述賽璐珞復(fù)合材料的制備方法，包括下述步驟將所述偶聯(lián)劑溶于所述溶劑中并攪拌均勻，加入所述納米級(jí)β－碳化硅晶須，混合均勻；溶劑揮發(fā)后，放入真空干燥箱烘干；取所述賽璐珞粉體，與前述混合粉料放入高速混合機(jī)中混合均勻后模壓成型。由于采用納米級(jí)β－碳化硅晶須增韌賽璐珞，所制備的賽璐珞復(fù)合材料，其沖擊強(qiáng)度由現(xiàn)有技術(shù)的4.15MPa提高到6.53～11.26MPa；拉伸強(qiáng)度由現(xiàn)有技術(shù)的28.95MPa提高到31.23～41.84MPa；彎曲強(qiáng)度由現(xiàn)有技術(shù)的35.40MPa提高到41.24～54.04MPa；還保持了賽璐珞基體高溫、高熱下易燃燒分解的特性。
文檔編號(hào)C08K5/524GK101037514SQ20071001759
公開(kāi)日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者張秋禹, 肖軍, 顧軍渭, 張軍平, 張和鵬, 孔杰 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)