專利名稱：一種高強(qiáng)度、高耐熱玻纖增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料及制備方法
一種高強(qiáng)度、高耐熱玻纖增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料及制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于高性能聚合物領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度高耐熱玻纖增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
PEEK是一種典型的熱塑性高性能聚合物，具有耐高溫、耐溶劑、耐老化、耐水解以及極高的比強(qiáng)度、比模量等特點(diǎn)，特別是在高溫高濕的惡劣環(huán)境中仍然能保持良好的綜合性能，因此，在對(duì)材料性能要求越來(lái)越高的今天，PEEK及其復(fù)合材料的重要性日益凸顯。但是如今科技飛速發(fā)展，對(duì)材料的性能要求也在不斷提高，尤其航空航天領(lǐng)域，要求重量輕的同時(shí)，還要求極高的強(qiáng)度和模量，很多領(lǐng)域要求非常高的熱變形溫度等，而這些都是純PEEK樹(shù)脂無(wú)法達(dá)到的，所以必須對(duì)其進(jìn)行增強(qiáng)處理。
玻纖是傳統(tǒng)的增強(qiáng)填料，對(duì)提高強(qiáng)度和耐熱性有顯著的作用，但是普通玻纖無(wú)法滿足高端行業(yè)對(duì)材料的要求，為此本發(fā)明選用高強(qiáng)短切玻纖為增強(qiáng)填料，其性能接近美國(guó)的S-2玻纖和日本的T玻纖。玻纖的表面為親水性，和樹(shù)脂基的相容性不好，傳統(tǒng)的硅烷偶聯(lián)劑等雖然可以明顯改善玻纖和樹(shù)脂的相容性，但是其耐熱等級(jí)低，在加工過(guò)程中分解嚴(yán)重，同時(shí)結(jié)構(gòu)上和PEEK相差較大，無(wú)法起到有效的增容作用，因此我們選用耐熱等級(jí)高、和PEEK相容性非常好的PES，PEI等樹(shù)脂溶液來(lái)包覆玻纖，可以起到明顯的界面增強(qiáng)作用。玻纖在樹(shù)脂基體中的分散和長(zhǎng)徑比是其增強(qiáng)效果的關(guān)鍵，通常采用從第一排氣口導(dǎo)入連續(xù)玻纖的方法向樹(shù)脂基中引入玻纖，玻纖受到雙螺桿強(qiáng)烈的剪切作用，破損較大，對(duì)材料最終性能有嚴(yán)重影響，本發(fā)明采用短切玻纖，從接近機(jī)頭的第二側(cè)喂料口加入，玻纖受到的剪切作用較小，可以保持完整，從而具有更高的長(zhǎng)徑比，更好的增強(qiáng)效果。
PEEK熔體黏度較大，加入玻纖后加工性變差，為此本發(fā)明加入了耐高溫潤(rùn)滑劑,可以有效的降低熔體黏度，提高玻纖的分散性，并減少玻纖外露的情況，使產(chǎn)品性能更好，夕卜觀更美觀。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)失重式喂料和側(cè)向喂料技術(shù)加入短切纖維來(lái)制備一種具有高強(qiáng)度和高耐熱性的聚醚醚酮復(fù)合材料。
本發(fā)明制備的復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能、耐熱性以及相對(duì)較低的成本。
本發(fā)明的高強(qiáng)度高 耐熱聚醚醚酮復(fù)合材料，其特征在于:各組分和按100wt%計(jì)算，含65-90wt %熔融指數(shù)為12-80g/10min的聚醚醚酮樹(shù)脂,0_5wt %的耐高溫偶聯(lián)劑，10-30wt%的玻璃纖維。
聚醚醚酮(PEEK)的對(duì)數(shù)比濃粘度為0.76-0.80，熔融指數(shù)為12g/10min、21g/10min和80g/10min其結(jié)構(gòu)式如(I)所示，η為彡I的整數(shù),表示聚合度。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度、高耐熱玻纖增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料，其特征在于:各組分和按100wt%計(jì)算，含65-90wt%熔融指數(shù)為12-80g/10min的聚醚醚酮樹(shù)脂,0_5wt%的耐高溫潤(rùn)滑劑，10-30被％的高強(qiáng)短切玻璃纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度、高耐熱聚醚醚酮復(fù)合材料，其特征在于:各組分和按IOOwt %計(jì)算,含65-90wt %的聚醚醚酮樹(shù)脂，10-30wt %的高強(qiáng)短切玻璃纖維,0_5wt %的耐高溫潤(rùn)滑劑，耐高溫潤(rùn)滑劑為高分子量聚硅氧烷和蒙旦蠟中的一種或者兩種。
3.如權(quán)力要求I中所述的玻纖為高強(qiáng)度短切玻纖，長(zhǎng)度為3-6mm，拉伸強(qiáng)度不低于4600MPa,彈性模量不低于80GPa，纖維表面經(jīng)耐高溫樹(shù)脂溶液包覆處理。
4.如權(quán)力要求3中所述的耐高溫樹(shù)脂溶液具體包括聚醚砜(PES)溶液、聚醚酰亞胺(PEI)、可溶性聚芳醚酮中的一種或幾種。
5.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度、高耐熱聚醚醚酮復(fù)合材料的制備方法為: 1)首先將短切玻纖放入反應(yīng)釜中，加入一種或幾種耐高溫樹(shù)脂溶液，其中所含樹(shù)脂和短切玻纖的質(zhì)量比為:1: 100 5: 100，在100°C條件下攪拌一小時(shí)，抽濾，在100°C烘干8h。
2)將聚醚醚酮樹(shù)脂、耐高溫潤(rùn)滑劑和改性處理后的高強(qiáng)短切玻纖分別放入第一、第二、第三失重秤，通過(guò)失重式喂料精確控制配方比例和混合效果； 3)首先開(kāi)啟第一失重秤，在主喂料口加入聚醚醚酮，擠出純聚醚醚酮樹(shù)脂，各個(gè)工藝段溫度分別為 320O、340O、355O、355O、355O、355O、355O、355O、350O、340O ； 4)擠出平穩(wěn)后，開(kāi)啟第二失重秤，在主喂料口加入耐高溫潤(rùn)滑劑，加工溫度不變。
5)擠出平穩(wěn)后，開(kāi)啟側(cè)喂料螺桿和第三失重秤，將短切玻纖從第二側(cè)喂料口，即靠近機(jī)頭口模的位置加入。
6)調(diào)整失重秤參數(shù)，控制不同玻纖含量配方的擠出，并根據(jù)玻纖含量調(diào)整擠出溫度參數(shù)，玻纖含量越高，加工段溫度越高，口模溫度越低: 7)擠出的料條經(jīng)傳送帶傳輸、空氣冷卻、切粒機(jī)切粒，得到圓柱狀顆粒，即為高強(qiáng)度、高耐熱玻纖增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于特種工程塑料領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度高耐熱玻纖增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料及其制備方法。復(fù)合材料含65-90wt％的聚醚醚酮樹(shù)脂，0-5wt％的耐高溫潤(rùn)滑劑，10-30wt％的高強(qiáng)短切玻璃纖維。聚醚醚酮樹(shù)脂的熔融指數(shù)為12-80g/10min，耐高溫潤(rùn)滑劑為高分子量聚硅氧烷和蒙旦蠟。所使用的玻纖為高強(qiáng)短切玻纖，表面經(jīng)包覆改性。制得的聚醚醚酮復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、高模量和高耐熱的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于航空航天、武器裝備以及高端民用領(lǐng)域，例如耐高溫接插件等。
文檔編號(hào)C08K9/10GK103146134SQ201110399890
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者馬剛, 鄒德音 申請(qǐng)人:黑龍江鑫達(dá)企業(yè)集團(tuán)有限公司