一種聚芳醚酮納米復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種聚芳醚酮納米復(fù)合材料及其制備方法，該聚芳醚酮納米復(fù)合材料由0.2~20重量份納米填料、100重量份4,4-二氟二苯甲酮或?qū)Ρ蕉柞Ｂ?、與4,4-二氟二苯甲酮或?qū)Ρ蕉柞Ｂ鹊饶柫康姆宇悊误w或二苯醚單體通過(guò)原位縮聚反應(yīng)制備而成，所述納米填料為層狀膨脹石墨、石墨烯、氧化石墨烯或氟化石墨，所述酚類單體為對(duì)苯酚、聯(lián)苯酚、雙酚A、鄰甲基對(duì)苯二酚或3,3',5,5’-四甲基聯(lián)苯二酚。該聚芳醚酮納米復(fù)合材料不僅具有良好的熱力學(xué)性能以及耐腐蝕性能，同時(shí)具有高耐磨性能，適合于注射、模壓等成型工藝，并能滿足高溫高壓等苛刻條件使用要求，其制備方法原理可靠，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，易于控制，并且無(wú)毒副產(chǎn)物，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
【專利說(shuō)明】一種聚芳醚酮納米復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型聚芳醚酮納米復(fù)合材料及其制備方法，屬于高性能高分子材料及其制備領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]聚芳醚酮是一類亞苯基環(huán)通過(guò)醚鍵和羰基鏈接而成的聚合物，按分子鏈中醚鍵、酮基與苯環(huán)鏈接次序和比例不同，可形成聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮和聚醚酮醚酮酮等聚合物品種。聚芳醚酮系列產(chǎn)品中，分子鏈中醚鍵與酮基比例越低，聚合物熔點(diǎn)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越高。聚醚酮玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為165°C、熔點(diǎn)365°C;聚醚醚酮玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和熔點(diǎn)分別為143°C和334°C，負(fù)載熱變形溫度高達(dá)316°C，長(zhǎng)期使用溫度為260°C，瞬時(shí)使用溫度可達(dá)300°C。聚芳醚酮分子結(jié)構(gòu)中的剛性苯環(huán)和柔性醚鍵賦予聚芳醚酮優(yōu)良的耐高溫性能、力學(xué)性能和耐化學(xué)品腐蝕等優(yōu)勢(shì)。聚芳醚酮可采用熱塑性工程塑料的加工方法進(jìn)行成型加工。聚芳醚酮優(yōu)異的綜合性能使其廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天和能源等領(lǐng)域。隨著工業(yè)技術(shù)發(fā)展，實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)材料的綜合性能有了更高的要求，如傳統(tǒng)軸承塑料材料等不僅要求材料具有良好的耐化學(xué)腐蝕性和良好的力學(xué)性能，同時(shí)材料在常溫下摩擦系數(shù)要求達(dá)到0.12以下。純聚芳醚酮雖能滿足耐腐蝕和力學(xué)性能的要求，但其摩擦系數(shù)較高，難以滿足耐磨性能要求。聚芳醚酮品種中，聚醚醚酮具有相對(duì)較好自潤(rùn)滑性能，其摩擦系數(shù)為0.4，遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)應(yīng)用對(duì)材料耐磨性能的要求。提高聚芳醚酮耐磨性能可拓展聚芳醚酮應(yīng)用范圍，能彌補(bǔ)金屬材料在高溫高壓耐腐蝕環(huán)境應(yīng)用時(shí)的缺陷。
[0003]為進(jìn)一步拓寬聚芳醚酮的應(yīng)用范圍，提高其摩擦學(xué)性能的研究亟待開(kāi)展，國(guó)內(nèi)外在這一領(lǐng)域已做了大量研究工作。目前，提高聚芳醚酮耐摩擦性能的方法主要是將聚芳醚酮與低摩擦系數(shù)的聚合物(Journal of Applied Polymer Science,2011， 124:4612-4619; Wear, 2010， 269: 278-284; Material Science, 2012， 47:6436-6443)、無(wú)機(jī)粒子(材料研究學(xué)報(bào)，2008，22:26-30; Wear, 2011, 271:2222-2229;Tribology International, 2010，43:1430-1437;宇航材料工藝，2005，2:18-21)或碳纖維(Wear, 2007，262:220-224; Wear, 2011 (270):737-741; Surface & CoatingsTechnology, 2011, 205:2994-3005)等進(jìn)行物理共混，以達(dá)到降低摩擦系數(shù)和減小磨損的目的。PanG.L?等(Wear, 2009, 266:1208-1215)研究了 Al2O3納米粒子對(duì)聚芳醚酮(聚醚醚酮)微動(dòng)磨損性能的影響。當(dāng)Al2O3粒徑為15nm、添加量為5wt%時(shí),聚醚醚酮磨痕表面積最小(0.503mm2)，并且摩擦表面較為光滑，磨痕較淺且沒(méi)有磨屑。Goyal R.K.等(Wear，2012，296: 681-692)制備了聚芳醚酮(聚醚醚酮)/三氧化二鋁復(fù)合材料，并在滑動(dòng)速率為1.0 m/s，接觸壓力為0.5到1.25MPa的條件下研究了材料的摩擦性能。但是，過(guò)多納米粒子會(huì)使材料表面剛硬度過(guò)高，使摩擦系數(shù)增加，同時(shí)還會(huì)阻礙摩擦表面運(yùn)動(dòng)薄膜的生成，造成磨損加重。碳纖維在聚芳醚酮基體中，主要作為負(fù)載承擔(dān)體存在，可將聚芳醚酮基體受到的負(fù)載降低，減少聚芳醚酮與摩擦表面的直接接觸壓力，從而降低磨損，達(dá)到提高聚芳醚酮耐磨性能的目的(宇航材料工藝，2005，2:22-25; Wear, 2010, 268:871-876; SyntheticLubrication, 2007, 24:149-166)。但是纖維與聚合物基體的界面相容性較差，同時(shí)，纖維硬度較高，摩擦過(guò)程中斷裂的纖維形成的堅(jiān)硬磨粒對(duì)聚合物表面會(huì)造成更大的刮擦磨損。對(duì)纖維進(jìn)行預(yù)處理，可在一定程度上改善纖維與聚醚醚酮的界面相容性，提高纖維對(duì)聚醚醚酮耐磨性能的改善情況。聚四氟乙烯等低摩擦系數(shù)聚合物可降低聚芳醚酮摩擦系數(shù)，但是會(huì)使聚合物機(jī)械強(qiáng)度大幅度降低，影響材料應(yīng)用。
[0004]目前，提高聚芳醚酮耐磨性能的方法，仍局限于將聚芳醚酮與其它低摩擦系數(shù)填料物理共混，雖然在一定程度上可提高聚芳醚酮摩擦性能，無(wú)法從本質(zhì)上解決聚芳醚酮與填料之間的兩相分離問(wèn)題，使得低摩擦系數(shù)填料提高聚芳醚酮摩擦性能存在弊端。本發(fā)明采用具有良好潤(rùn)滑性能的層狀石墨基納米填料與酚類單體和4，4- 二氟二苯甲酮或?qū)Ρ蕉柞Ｂ仍豢s聚制備新型聚芳醚酮納米復(fù)合材料，從高分子織態(tài)結(jié)構(gòu)出發(fā)，使納米填料與聚合物達(dá)到分子級(jí)分散。由于聚合物分子與納米填料之間具有很強(qiáng)的相互作用力，納米復(fù)合材料后儲(chǔ)存和使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)兩相分離現(xiàn)象，保證材料長(zhǎng)期使用性。這一研究方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為其它聚合物性能的提高提供理論借鑒和思維方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種聚芳醚酮納米復(fù)合材料，不僅具有良好的熱力學(xué)性能以及耐腐蝕性能， 同時(shí)具有高耐磨性能，可在苛刻環(huán)境下長(zhǎng)期使用。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供上述聚芳醚酮納米復(fù)合材料的制備方法，原理可靠，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，易于控制，并且無(wú)毒副產(chǎn)物，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
[0007]為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。
[0008]一種聚芳醚酮納米復(fù)合材料，該復(fù)合材料由0.2^20重量份納米填料、100重量份4，4-二氟二苯甲酮或?qū)Ρ蕉柞Ｂ?、與4，4-二氟二苯甲酮或?qū)Ρ蕉柞Ｂ鹊饶柫康姆宇悊误w或二苯醚單體通過(guò)原位縮聚反應(yīng)制備而成。
[0009]所述聚芳醚酮納米復(fù)合材料的制備方法，依次包括以下步驟:
(1)將0.2^20重量份納米填料、100重量份4，4- 二氟二苯甲酮或?qū)Ρ蕉柞Ｂ?、與4，4- 二氟二苯甲酮或?qū)Ρ蕉柞Ｂ鹊饶柫康姆宇悊误w或二苯醚單體，超聲分散于80^150重量份有機(jī)溶劑中，其中超聲頻率為5~40Hz、超聲時(shí)間為2~8小時(shí)；
(2)將上步溶液旋蒸除去溶劑后，轉(zhuǎn)移到帶有機(jī)械攪拌、冷凝裝置、通氮?dú)庋b置和加料裝置的反應(yīng)釜中，加入100^150重量份甲苯、與4，4-二氟二苯甲酮或?qū)Ρ蕉柞Ｂ鹊饶柫康目`酸劑和300飛50重量份反應(yīng)介質(zhì)，其中甲苯為帶水劑；
(3)將反應(yīng)釜內(nèi)溫度升溫到甲苯回流溫度，保溫反應(yīng)2飛小時(shí)后，逐漸升溫到22(T320°C，保溫反應(yīng)3飛小時(shí)，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程氮?dú)獗Ｗo(hù)；
(4)將反應(yīng)釜中所得產(chǎn)物用丙酮和去離子水多次洗滌后干燥，即得聚芳醚酮納米復(fù)合材料。
[0010]上述方法第(I)步驟中，所述納米填料為層狀膨脹石墨、石墨烯、氧化石墨烯或氟化石墨，具有良好的潤(rùn)滑性能，所述酚類單體為對(duì)苯酚、聯(lián)苯酚、雙酚A、鄰甲基對(duì)苯二酚或3，3’，5，5’ -四甲基聯(lián)苯二酚，所述有機(jī)溶劑為乙醇、丙酮、甲苯、苯或氯仿。
[0011]上述方法第(2)步驟中，所述縛酸劑為碳酸鉀、碳酸鈉或其混合物(碳酸鉀:碳酸鈉的摩爾比為0:20~20:0)，所述反應(yīng)介質(zhì)為環(huán)丁砜或二苯砜。[0012]所述聚芳醚酮納米復(fù)合材料適合于注射、模壓等成型工藝，并能滿足高溫高壓等苛刻條件使用要求。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
(1)本發(fā)明提供的新型聚芳醚酮納米復(fù)合材料，保持聚芳醚酮耐高溫、耐化學(xué)腐蝕等性能的同時(shí)，大幅度提高聚芳醚酮的耐磨性能，賦予聚芳醚酮良好的綜合性能；
(2)本發(fā)明提供的聚芳醚酮納米復(fù)合材料制備方法，從本質(zhì)上解決納米填料與聚合物基體界面相容性差的問(wèn)題，增強(qiáng)納米填料與聚芳醚酮分子之間相互作用力，避免聚合物基體與納米填料兩相分離，且工藝簡(jiǎn)單、易于控制，并且無(wú)毒副產(chǎn)物。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是實(shí)施例2制備聚芳醚酮納米復(fù)合材料所用石墨烯原子力顯微鏡測(cè)試圖。
[0015]圖2是實(shí)施例2制備的聚芳醚酮納米復(fù)合材料脆斷斷面掃描電鏡測(cè)試圖。
[0016]圖3是實(shí)施例3制備的聚芳醚酮納米復(fù)合材料和對(duì)比例2制備的純聚芳醚酮耐磨性能測(cè)試結(jié)果。
[0017]圖4是實(shí)施例3制備的聚芳醚酮納米復(fù)合材料和對(duì)比例2制備的純聚芳醚酮熱分析測(cè)試結(jié)果。
具體實(shí)施 方式
[0018]下面通過(guò)實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是，以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0019]一、聚芳醚酮納米復(fù)合材料的制備 下述原料份數(shù)除特別說(shuō)明外，均為重量份數(shù)。
[0020]實(shí)施例1
將20份氟化石墨、100份4，4- 二氟二苯甲酮、與4，4- 二氟二苯甲酮等摩爾量的鄰甲基對(duì)苯二酚超聲分散于80份丙酮中，其中超聲頻率為10Hz、超聲時(shí)間為2小時(shí)；旋蒸除去溶劑后，轉(zhuǎn)移到帶有機(jī)械攪拌、冷凝裝置、通氮?dú)庋b置和加料裝置的反應(yīng)釜中，加入100份甲苯、與酚類單體等摩爾量的碳酸鉀和300份環(huán)丁砜，其中甲苯為帶水劑；將反應(yīng)釜內(nèi)溫度升溫到甲苯回流溫度，保溫反應(yīng)2小時(shí)后，逐漸升溫到240°C，保溫反應(yīng)6小時(shí)，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程氮?dú)獗Ｗo(hù)。將反應(yīng)釜中產(chǎn)物用丙酮和去離子水多次洗滌后干燥，得到聚芳醚酮納米復(fù)合材料。
[0021]實(shí)施例2
將0.75份石墨烯、100份4，4- 二氟二苯甲酮、與4，4- 二氟二苯甲酮等摩爾量的對(duì)苯二酚超聲分散于120份乙醇中，其中超聲頻率為40Hz、超聲時(shí)間為2小時(shí)；旋蒸除去溶劑后，轉(zhuǎn)移到帶有機(jī)械攪拌、冷凝裝置、通氮?dú)庋b置和加料裝置的反應(yīng)釜中，加入100份甲苯、與對(duì)苯二酚等摩爾量的縛酸劑(碳酸鉀:碳酸鈉=19:1，摩爾比)和630份環(huán)丁砜，其中甲苯為帶水劑；將反應(yīng)釜內(nèi)溫度升溫到甲苯回流溫度，保溫反應(yīng)4小時(shí)后，逐漸升溫到220°C，保溫反應(yīng)4小時(shí)，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程氮?dú)獗Ｗo(hù)。將反應(yīng)釜中產(chǎn)物用丙酮和去離子水多次洗滌后干燥，得到聚芳醚酮納米復(fù)合材料。[0022]實(shí)施例3
將0.65份膨脹石墨、100份4，4- 二氟二苯甲酮、與4，4- 二氟二苯甲酮等摩爾量的聯(lián)苯二酚超聲分散于120份乙醇中，其中超聲頻率為40Hz、超聲時(shí)間為8小時(shí)；旋蒸除去溶劑后，轉(zhuǎn)移到帶有機(jī)械攪拌、冷凝裝置、通氮?dú)庋b置和加料裝置的反應(yīng)釜中，加入130份甲苯、與聯(lián)苯二酚等摩爾量的縛酸劑(碳酸鉀:碳酸鈉=19:1，摩爾比)和340份環(huán)丁砜，其中甲苯為帶水劑；將反應(yīng)釜內(nèi)溫度升溫到甲苯回流溫度，保溫反應(yīng)4小時(shí)后，逐漸升溫到220°C，保溫反應(yīng)4小時(shí)，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程氮?dú)獗Ｗo(hù)。將反應(yīng)釜中產(chǎn)物用丙酮和去離子水多次洗滌后干燥，得到聚芳醚酮納米復(fù)合材料。
[0023]實(shí)施例4
將12份石墨烯、100份對(duì)苯二甲酰氯、與對(duì)苯二甲酰氯等摩爾量的二苯醚超聲分散于120份苯中，其中超聲頻率為25Hz、超聲時(shí)間為6小時(shí)；旋蒸除去溶劑后，轉(zhuǎn)移到帶有機(jī)械攪拌、冷凝裝置、通氮?dú)庋b置和加料裝置的反應(yīng)釜中，加入150份甲苯、與二苯醚等摩爾量的碳酸鉀和500份二苯砜，其中甲苯為帶水劑；將反應(yīng)釜內(nèi)溫度升溫到甲苯回流溫度，保溫反應(yīng)5小時(shí)后，逐漸升溫到250°C，保溫反應(yīng)4小時(shí)，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程氮?dú)獗Ｗo(hù)。將反應(yīng)釜中產(chǎn)物用丙酮和去離子水多次洗滌后干燥，得到聚芳醚酮納米復(fù)合材料。
[0024]實(shí)施例5
將7.5份膨脹石墨、100份對(duì)苯二甲酰氯、與對(duì)苯二甲酰氯等摩爾量的鄰甲基對(duì)苯酚超聲分散于100份氯仿中，其中超聲頻率為IOHz、超聲時(shí)間為8小時(shí)；旋蒸除去溶劑后，轉(zhuǎn)移到帶有機(jī)械攪拌、冷凝裝置、通氮?dú)庋b置和加料裝置的反應(yīng)釜中，加入120份甲苯、與鄰甲基對(duì)苯酚等摩爾量的縛酸劑(碳酸鉀:碳酸鈉=5:15，摩爾比)和450份二苯砜，其中甲苯為帶水劑；將反應(yīng)釜內(nèi)溫度升 溫到甲苯回流溫度，保溫反應(yīng)5小時(shí)后，逐漸升溫到220°C，保溫反應(yīng)6小時(shí)，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程氮?dú)獗Ｗo(hù)。將反應(yīng)釜中產(chǎn)物用丙酮和去離子水多次洗滌后干燥，得到聚芳醚酮納米復(fù)合材料。
[0025]實(shí)施例6
將0.2份氟化石墨、100份對(duì)苯二甲酰氯、與對(duì)苯二甲酰氯等摩爾量的3，3’，5，5’ -四甲基聯(lián)苯二酚超聲分散于120份苯中，其中超聲頻率為5Hz、超聲時(shí)間為7小時(shí)；旋蒸除去溶劑后，轉(zhuǎn)移到帶有機(jī)械攪拌、冷凝裝置、通氮?dú)庋b置和加料裝置的反應(yīng)釜中，加入100份甲苯、與四甲基聯(lián)苯二酚等摩爾量的縛酸劑(碳酸鉀:碳酸鈉=18:2，摩爾比)和650份二苯砜，其中甲苯為帶水劑；將反應(yīng)釜內(nèi)溫度升溫到甲苯回流溫度，保溫反應(yīng)5小時(shí)后，逐漸升溫到320°C，保溫反應(yīng)3小時(shí)，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程氮?dú)獗Ｗo(hù)。將反應(yīng)釜中產(chǎn)物用丙酮和去離子水多次洗滌后干燥，得到聚芳醚酮納米復(fù)合材料。
[0026]對(duì)比例I
將100份4，4-二氟二苯甲酮、與4，4-二氟二苯甲酮等摩爾量的對(duì)苯二酚、與4，4-二氟二苯甲酮等摩爾量的對(duì)苯二酚的縛酸劑(碳酸鉀:碳酸鈉=19:1，摩爾比)、630份環(huán)丁砜和100份甲苯加入到到帶有機(jī)械攪拌、冷凝裝置、通氮?dú)庋b置和加料裝置的反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜內(nèi)溫度升溫到甲苯回流溫度，保溫反應(yīng)4小時(shí)后，逐漸升溫到220°C，保溫反應(yīng)4小時(shí)，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程氮?dú)獗Ｗo(hù)。將反應(yīng)釜中產(chǎn)物用丙酮和去離子水多次洗滌后干燥，得到純聚芳醚酮。
[0027]對(duì)比例2將100份4，4-二氟二苯甲酮、與4，4-二氟二苯甲酮等摩爾量的聯(lián)苯二酚、與4，4-二氟二苯甲酮等摩爾量的對(duì)苯二酚的縛酸劑(碳酸鉀:碳酸鈉=19:1，摩爾比)、340份環(huán)丁砜和130份甲苯加入到到帶有機(jī)械攪拌、冷凝裝置、通氮?dú)庋b置和加料裝置的反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜內(nèi)溫度升溫到甲苯回流溫度，保溫反應(yīng)4小時(shí)后，逐漸升溫到220°C，保溫反應(yīng)4小時(shí)，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程氮?dú)獗Ｗo(hù)。將反應(yīng)釜中產(chǎn)物用丙酮和去離子水多次洗滌后干燥，得到純聚芳醚酮。
[0028]二、聚芳醚酮納米復(fù)合材料的性能測(cè)試 本發(fā)明中涉及的結(jié)構(gòu)與性能測(cè)試按以下方法進(jìn)行:
填料納米結(jié)構(gòu):通過(guò)NANOSCOPE IIIa多模式掃描探針顯微鏡(美國(guó)DI儀器公司)觀測(cè)石墨稀片層厚度和尺寸。
[0029]界面相容性:采用JEOL JSM-5900LV型掃描電鏡分析。將聚芳醚酮納米復(fù)合材料脆斷斷面在真空鍍膜儀上鍍金，然后在SEM儀上觀察、攝像，得到斷面微觀結(jié)構(gòu)圖。
[0030]耐磨性能:采用MS-3000摩擦磨損試驗(yàn)儀(中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理所自行研制)測(cè)試材料摩擦 系數(shù)，分析材料耐磨性能。測(cè)試時(shí)滑動(dòng)速率為0.3m/s，加載負(fù)荷為2000N。
[0031]熱穩(wěn)定性能:采用STA449F3型同步熱分析儀(德國(guó)，耐馳)在氮?dú)夥諊鷾y(cè)試聚芳醚酮納米復(fù)合材料和純聚芳醚酮材料的熱穩(wěn)定性。加熱范圍為室溫~800°C，升溫速率為l(/e/min,氣體流速為60ml/min。
[0032]參見(jiàn)圖1，圖1 (a)是石墨烯原子力顯微鏡測(cè)試圖，圖1 (b)是測(cè)試選區(qū)內(nèi)石墨烯厚度統(tǒng)計(jì)圖，原位聚合法制備聚芳醚酮納米復(fù)合材料時(shí)，石墨烯為納米片層結(jié)構(gòu)。
[0033]參見(jiàn)圖2，圖2是實(shí)施例2制備的聚芳醚酮納米復(fù)合材料脆斷斷面掃描電鏡測(cè)試圖，石墨基納米填料與聚合物具有良好界面相容性，脆斷斷面無(wú)兩相分離現(xiàn)象。
[0034]參見(jiàn)圖3，圖3是實(shí)施例3制備的聚芳醚酮納米復(fù)合材料和對(duì)比例2制備的純聚芳醚酮耐磨性能測(cè)試結(jié)果，表明石墨基納米填料的引入可大幅度提高聚芳醚酮的耐磨性能。
[0035]參見(jiàn)圖4，圖4是實(shí)施例3制備的聚芳醚酮納米復(fù)合材料和對(duì)比例2制備的純聚芳醚酮熱分析測(cè)試結(jié)果，表明聚芳醚酮納米復(fù)合材料具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性能，5%熱失重溫度高于500 °C。
[0036]采用實(shí)施例2制備的聚芳醚酮納米復(fù)合材料注射成型制備石油化工行業(yè)高溫場(chǎng)合使用的閥門(mén)動(dòng)密封環(huán)，密封可靠，可耐260°C長(zhǎng)期使用，使用壽命超過(guò)設(shè)計(jì)要求的10000小時(shí)。200°C高溫氣體動(dòng)密封測(cè)試結(jié)果顯示，該聚芳醚酮納米復(fù)合材料制備的耐高溫氣體動(dòng)密封環(huán)200°C連續(xù)使用1000小時(shí)，表面無(wú)任何劃痕，而相同測(cè)試條件下對(duì)比例I制備的純聚芳醚酮密封環(huán)表面劃痕明顯。
【權(quán)利要求】
1.一種聚芳醚酮納米復(fù)合材料，該復(fù)合材料由0.2^20重量份納米填料、100重量份4，4-二氟二苯甲酮或?qū)Ρ蕉柞Ｂ取⑴c4，4-二氟二苯甲酮或?qū)Ρ蕉柞Ｂ鹊饶柫康姆宇悊误w或二苯醚單體通過(guò)原位縮聚反應(yīng)制備而成。
2.如權(quán)利要求1所述的聚芳醚酮納米復(fù)合材料，其特征在于，所述納米填料為層狀膨脹石墨、石墨烯、氧化石墨烯或氟化石墨。
3.如權(quán)利要求1所述的聚芳醚酮納米復(fù)合材料，其特征在于，所述酚類單體為對(duì)苯酚、聯(lián)苯酚、雙酚A、鄰甲基對(duì)苯二酚或3，3’，5，5’ -四甲基聯(lián)苯二酚。
4.如權(quán)利要求1所述的聚芳醚酮納米復(fù)合材料的制備方法，依次包括以下步驟: (1)將0.2~20重量份納米填料、100重量份4，4-二氟二苯甲酮或?qū)Ρ蕉柞Ｂ?、與4，4- 二氟二苯甲酮或?qū)Ρ蕉柞Ｂ鹊饶柫康姆宇悊误w或二苯醚單體，超聲分散于80^150重量份有機(jī)溶劑中，其中超聲頻率為5~40Hz、超聲時(shí)間為2~8小時(shí)； (2)將上步溶液旋蒸除去溶劑后，轉(zhuǎn)移到帶有機(jī)械攪拌、冷凝裝置、通氮?dú)庋b置和加料裝置的反應(yīng)釜中，加入100^150重量份甲苯、與4，4- 二氟二苯甲酮或?qū)Ρ蕉柞Ｂ鹊饶柫康目`酸劑和300飛50重量份反應(yīng)介質(zhì)，其中甲苯為帶水劑； (3)將反應(yīng)釜內(nèi)溫度升溫到甲苯回流溫度，保溫反應(yīng)2飛小時(shí)后，逐漸升溫到22(T320°C，保溫反應(yīng)3飛小時(shí)，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程氮?dú)獗Ｗo(hù)； (4)將反應(yīng)釜中所得產(chǎn)物用丙 酮和去離子水多次洗滌后干燥，即得聚芳醚酮納米復(fù)合材料。
5.如權(quán)利要求4所述的聚芳醚酮納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，第(I)步驟中，所述納米填料為層狀膨脹石墨、石墨烯、氧化石墨烯或氟化石墨，所述酚類單體為對(duì)苯酚、聯(lián)苯酚、雙酚A、鄰甲基對(duì)苯二酚或3，3’，5，5’-四甲基聯(lián)苯二酚，所述有機(jī)溶劑為乙醇、丙酮、甲苯、苯或氯仿。
6.如權(quán)利要求4所述的聚芳醚酮納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，第(2)步驟中，所述縛酸劑為碳酸鉀、碳酸鈉或其混合物，所述反應(yīng)介質(zhì)為環(huán)丁砜或二苯砜。
【文檔編號(hào)】C08K3/04GK103788619SQ201410027038
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】李云濤, 趙春霞, 李輝 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)