本發(fā)明涉及聚醚醚酮復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚醚醚酮是在主鏈結(jié)構(gòu)中含有一個酮鍵和兩個醚鍵的重復(fù)單元所構(gòu)成的高聚物，聚醚醚酮具有很好的綜合性能，聚醚醚酮耐高溫，耐化學(xué)藥品腐蝕性好，在使用溫度內(nèi)具有優(yōu)異的機(jī)械性能，是特種塑料之一；但由于醚鍵和酮鍵具有較強(qiáng)的活性，導(dǎo)致聚醚醚酮存在成本高的缺陷，因此，對聚醚醚酮進(jìn)行降低成本、保持性能等增強(qiáng)改性處理對聚醚醚酮的應(yīng)用具有重要作用?，F(xiàn)今對聚醚醚酮的纖維增強(qiáng)改性主要采用玻璃纖維材料和碳纖維材料進(jìn)行改性處理，改性效果顯著，但玻璃纖維和碳纖維生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染大，嚴(yán)重限制了改性聚醚醚酮的應(yīng)用。玄武巖纖維是一種新出現(xiàn)的新型無機(jī)環(huán)保綠色高性能纖維材料，是未來我國重點(diǎn)發(fā)展的四大高性能纖維之一，它是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在高溫熔融后，通過紡絲工藝制備而成的。玄武巖連續(xù)纖維不僅穩(wěn)定性好，而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優(yōu)異性能，而且，玄武巖纖維的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢棄物少，對環(huán)境污染小，產(chǎn)品廢棄后可直接轉(zhuǎn)入生態(tài)環(huán)境中，無任何危害，因而是一種名副其實的綠色、環(huán)保材料。因此，采用無毒、無污染、來源廣泛、性能優(yōu)異、穩(wěn)定好的玄武巖纖維材料來替代玻璃纖維和碳纖維對聚醚醚酮材料進(jìn)行增強(qiáng)，從而得到的聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料是聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料發(fā)展的新方向。但由于玄武巖纖維為無機(jī)材料，而聚醚醚酮為高分子有機(jī)材料，兩者相容性極差，且玄武巖纖維自身結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定，纖維表面光滑、表面活性位點(diǎn)少，造成玄武巖纖維在改性過程中更難以與聚醚醚酮材料進(jìn)行化學(xué)鍵合和機(jī)械鉚合，即玄武巖纖維在聚醚醚酮材料中是獨(dú)立存在，對聚醚醚酮材料增強(qiáng)效果不佳，聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料的性能較差。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料性能差的缺陷，提供一種聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法；本發(fā)明方法通過對含有磷酸鋇的玄武巖纖維進(jìn)行改性處理，最后在偶聯(lián)劑的作用下與聚醚醚酮進(jìn)行偶聯(lián)、復(fù)合，從而得到玄武巖纖維與聚醚醚酮材料相容性更好的聚醚醚酮復(fù)合材料，玄武巖纖維對聚醚醚酮增強(qiáng)作用更好，使該復(fù)合材料性能更優(yōu)異，有利于聚醚醚酮復(fù)合材料在各個領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）改性處理：將玄武巖纖維用改性劑A進(jìn)行浸泡處理，取出后置入改性劑B中，加熱反應(yīng)完全后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與聚醚醚酮材料、偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料。上述一種聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其中步驟1中所述的包括玄武巖短纖維、玄武巖長纖維、連續(xù)玄武巖纖維、玄武巖纖維棉中的一種或多種。所述的玄武巖纖維中含有磷酸鋇；磷酸鋇中含有磷酸根，磷酸根與有機(jī)基團(tuán)的鍵接能力強(qiáng)，能降低玄武巖纖維與有機(jī)材料的極性，增加與有機(jī)材料的相容性；優(yōu)選的，所述的玄武巖纖維含有質(zhì)量百分比0.1-2.0%的磷酸鋇；最優(yōu)選的，所述的玄武巖纖維含有質(zhì)量百分比0.3-0.8%的磷酸鋇。所述的改性劑A為4，4-二氟二苯甲酮與對苯二酚的二苯砜混合溶液；優(yōu)選的，其中4，4-二氟二苯甲酮與對苯二酚的物質(zhì)的量之比為1︰1。所述的改性劑B為堿金屬碳酸鹽溶液；優(yōu)選的，所述堿金屬碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸鉀中的一種或兩種；所述的堿金屬碳酸鹽溶液pH值為10-14，溶液堿性越高，對玄武巖纖維的改性效果越好。所述的玄武巖纖維在改性劑A中浸泡的時間為1-3h，在浸泡過程中，溶液中的4，4-二氟二苯甲酮和對苯二酚在玄武巖纖維的表面吸附作用下均勻的附著在玄武巖纖維表面，浸泡時間過短，吸附單體量不足，浸泡時間過長，生產(chǎn)周期太長，效果也無明顯提升。所述加熱反應(yīng)的溫度為150-300℃，反應(yīng)時間為5-20min，溫度過高，反應(yīng)時間過長，縮聚反應(yīng)過度，聚合物分子量過大，不利于對玄武巖纖維的改性處理；最優(yōu)選的，所述加熱反應(yīng)的溫度為200℃，反應(yīng)時間為10min，反應(yīng)效果好，能源消耗低，時間短。上述一種聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其中步驟2中所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。所述改性玄武巖纖維的用量可根據(jù)聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料在不同應(yīng)用領(lǐng)域中要求進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)選的，所述改性玄武巖纖維用量是聚醚醚酮樹脂材料的1-20%。所述聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法步驟2中，還可以添加助劑；所述助劑包括分散劑、抗菌劑、抗靜電劑、阻燃劑、抗老化劑、抗紫外線劑中的一種或多種；所述助劑的種類可根據(jù)聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料在不同應(yīng)用領(lǐng)域中要求進(jìn)行針對性調(diào)整添加。所述的復(fù)合處理是指通過工藝手段將預(yù)處理玄武巖纖維與聚醚醚酮材料進(jìn)行化學(xué)鍵合，使玄武巖纖維與聚醚醚酮材料形成統(tǒng)一的整體的方法。一種聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，本發(fā)明制備方法先利用玄武巖纖維的表面吸附能力將4，4-二氟二苯甲酮和對苯二酚單體材料吸附在玄武巖纖維表面，再通過縮聚反應(yīng)將吸附的單體進(jìn)行聚合成一定分子量的聚合物，并使其與玄武巖纖維表面的磷酸鋇鍵接，從而穩(wěn)定的包覆在玄武巖纖維表面，顯著增加玄武巖纖維與聚醚醚酮的相容性；最后通過復(fù)合處理，使玄武巖纖維與聚醚醚酮進(jìn)行復(fù)合增強(qiáng)得到性能更加優(yōu)異的聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料，本發(fā)明方法簡單、方便，適合聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料的工業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，進(jìn)一步的，本發(fā)明提供了一種聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料；所述聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料是通過上述制備方法制備得到的，上述制備方法得到的復(fù)合材料中聚醚醚酮與玄武巖纖維之間鍵接力強(qiáng)，不易產(chǎn)生相分離，相容性好，玄武纖維對聚醚醚酮的增強(qiáng)作用顯著增加，復(fù)合材料的性能也顯著提高。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明制備方法通過對玄武巖纖維的改性處理，能顯著增加玄武巖纖維與聚醚醚酮的相容性，使玄武巖纖維與聚醚醚酮進(jìn)行復(fù)合增強(qiáng)得到性能更加優(yōu)異的聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料。2、本發(fā)明制備方法制備得到的復(fù)合材料性能優(yōu)異，方法簡單、方便，適合聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料的工業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)。3、本發(fā)明復(fù)合材料中聚醚醚酮與玄武巖纖維之間鍵接力強(qiáng)，不易產(chǎn)生相分離，相容性好，玄武纖維對聚醚醚酮的增強(qiáng)作用顯著增加，復(fù)合材料的性能也顯著提高。具體實施方式下面結(jié)合試驗例及具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
發(fā)明內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實施例1（1）改性處理：將含有質(zhì)量百分比1.0%磷酸鋇的玄武巖纖維用4，4-二氟二苯甲酮與對苯二酚的二苯砜混合溶液進(jìn)行浸泡處理2h，取出后置入pH值為12的碳酸鈉溶液中，加熱到200℃后反應(yīng)10min后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將10重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的聚醚醚酮材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料。實施例2（1）改性處理：將含有質(zhì)量百分比2.0%磷酸鋇的玄武巖纖維用4，4-二氟二苯甲酮與對苯二酚的二苯砜混合溶液進(jìn)行浸泡處理1h，取出后置入pH值為14的碳酸鉀溶液中，加熱到150℃后反應(yīng)20min后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將10重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的聚醚醚酮材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料。實施例3（1）改性處理：將含有質(zhì)量百分比0.1%磷酸鋇的玄武巖纖維用4，4-二氟二苯甲酮與對苯二酚的二苯砜混合溶液進(jìn)行浸泡處理3h，取出后置入pH值為10的碳酸鈉溶液中，加熱到300℃后反應(yīng)5min后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將10重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的聚醚醚酮材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料。實施例4（1）改性處理：將含有質(zhì)量百分比2.0%磷酸鋇的玄武巖纖維用4，4-二氟二苯甲酮與對苯二酚的二苯砜混合溶液進(jìn)行浸泡處理2h，取出后置入pH值為13的碳酸鉀溶液中，加熱到150℃后反應(yīng)15min后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將10重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的聚醚醚酮材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料。對比例1（1）改性處理：將常規(guī)玄武巖纖維用4，4-二氟二苯甲酮與對苯二酚的二苯砜混合溶液進(jìn)行浸泡處理2h，取出后置入pH值為12的碳酸鈉溶液中，加熱到200℃后反應(yīng)10min后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將10重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的聚醚醚酮材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料。對比例2將10重量份的含有質(zhì)量百分比1.0%磷酸鋇的玄武巖纖維與90重量份的聚醚醚酮材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料。對比例3將10重量份的常規(guī)玄武巖纖維與90重量份的聚醚醚酮材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料。將上述實施例1-4和對比例1-3中所制備得到的聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行性能測試實驗記錄實驗結(jié)果，記錄數(shù)據(jù)如下：（聚醚醚酮：拉伸強(qiáng)度103MPa，缺口沖擊強(qiáng)度75J/m，斷裂伸長率165%）編號聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料缺口沖擊強(qiáng)度（J/m）聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度（MPa）聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料斷裂伸長率（%）實施例1138163189實施例2135165182實施例3132161186實施例4136166183對比例1103128176對比例2112122168對比例396108142對上述實驗數(shù)據(jù)分析可知，實施例1-4中采用本發(fā)明技術(shù)方案制備得到的聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率具有顯著提升；而對比例1制備方法中采用的玄武巖纖維不含有磷酸鋇，改性后纖維與聚醚醚酮材料相容性差，與聚醚醚酮材料的化學(xué)鍵合能力差，聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料性能顯著降低；對比例2制備方法中未進(jìn)行改性處理，與聚醚醚酮材料的化學(xué)鍵合能力變差，聚醚醚酮增強(qiáng)復(fù)合材料性能顯著降低；對比例3制備方法中直接使用常規(guī)玄武巖纖維進(jìn)行復(fù)合，對聚醚醚酮的增強(qiáng)作用最差。當(dāng)前第1頁1 2 3