本發(fā)明涉及新材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種玻璃纖維增強(qiáng)型防靜電聚醚醚酮復(fù)合材料及制備方法。
背景技術(shù)：
聚醚醚酮(polyetheretherketone，簡稱peek)是主鏈結(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，是一種新型特種工程塑料，具有優(yōu)異的物理、化學(xué)、力學(xué)、熱性能等，作為高性能復(fù)合材料的基體在工程中得到廣泛應(yīng)用。
peek具有熱固性塑料的耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱塑性塑料的成型加工性，電絕緣性能非常優(yōu)異，它目前已在核工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、電子電器、機(jī)械儀表、汽車工業(yè)和宇航領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。peek以其卓越的綜合性能，自1978年英國的ici公司首先研究開發(fā)成功并商業(yè)化以來，在科學(xué)應(yīng)用和商業(yè)領(lǐng)域取得了飛速發(fā)展。peek自從研發(fā)成功以來，就一直被當(dāng)作一種戰(zhàn)略性國防軍工材料，我國對聚醚醚酮的研究一直被列入“863”計劃和國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項目。如今，國內(nèi)也先后具有自己的知識產(chǎn)權(quán)研發(fā)出了高性能的peek粉末和纖維。peek進(jìn)一步的提高了人們生活的品質(zhì)，并廣泛應(yīng)用于新的領(lǐng)域。
目前，peek純料的性能難以滿足不同行業(yè)領(lǐng)域的不同需求，在特種工作環(huán)境需要對peek進(jìn)行改性，因此近年來對聚醚醚酮樹脂進(jìn)行改性成為國內(nèi)外熱門的研究內(nèi)容之一。其主要手段有共混改性、共聚改性、復(fù)合增強(qiáng)改性和表面改性等技術(shù)。通過改性不僅可以提高peek的性能，如耐磨性、沖擊強(qiáng)度等，從而擴(kuò)展了peek的應(yīng)用范圍，降低了材料的使用成本，改良了peek的加工性能。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種玻璃纖維增強(qiáng)型防靜電聚醚醚酮復(fù)合材料，具有耐高溫、耐磨損、抗靜電等優(yōu)異性能。
本發(fā)明提供的玻璃纖維增強(qiáng)型防靜電聚醚醚酮復(fù)合材料含質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為60～80％的聚醚醚酮、10～30％的短切玻璃纖維、4～10％的聚四氟乙烯、0.5～2%的硅烷偶聯(lián)劑、0.5～1%的鈦酸酯偶聯(lián)劑以及適量的加工助劑。
優(yōu)選地，其玻璃纖維為短切玻璃纖維；加工助劑包括分散劑、成核劑、抗氧劑和抗靜電劑中的至少一種；更進(jìn)一步，分散劑選自乙醇、乙二醇、二甲基甲酰胺中的至少一種；成核劑選自滑石粉、二氧化硅、碳酸鈣中的至少一種；抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑1076中的至少一種；抗靜電劑選自三羥乙基甲基季銨甲基硫酸鹽、富勒烯中的至少一種。
本發(fā)明還提供了玻璃纖維增強(qiáng)型防靜電聚醚醚酮復(fù)合材料的其制備方法，包括以下步驟：
(1)將質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為60～80％的聚醚醚酮、10～30％的短切玻璃纖維、4～10％的聚四氟乙烯、0.5～2%的硅烷偶聯(lián)劑、0.5～1%的鈦酸酯偶聯(lián)劑以及適量的加工助劑混合，得到預(yù)混物，將預(yù)混物用v形混合機(jī)混料2～3小時，烘箱干燥；
(2)將步驟(1)得到的預(yù)混物添加到研磨裝置中，研磨速度為700～2000轉(zhuǎn)/分鐘，研磨時間為10～20分鐘，得分散產(chǎn)品；
(3)將步驟(2)得到的分散產(chǎn)品置于250oc～400oc的鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行烘干，烘干持續(xù)時間為3～4小時；
(4)將步驟(4)得到的烘干后的共混物用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，接著擠出、切粒，然后用高溫注塑機(jī)進(jìn)行制品成型。
為了開發(fā)新的防靜電peek復(fù)合材料，降低材料的生產(chǎn)成本，改良其制備工藝。本發(fā)明首次提出采用短切玻璃纖維對聚醚醚酮進(jìn)行改性，利用玻璃纖維具有較高的強(qiáng)度和模量來改善復(fù)合材料的耐磨損性能、熱變形溫度和表面電阻值。并且，在經(jīng)過多次篩選，實驗和總結(jié)后，本發(fā)明的生產(chǎn)工藝路線已經(jīng)相當(dāng)成熟。該復(fù)合材料的制備工藝簡單易操作，成本低廉，使用范圍廣泛，具有很高的市場前景。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例1
(1)玻璃纖維增強(qiáng)型防靜電聚醚醚酮復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計的如下原料：60％的聚醚醚酮、30％的短切玻璃纖維、4％的聚四氟乙烯、0.5%的硅烷偶聯(lián)劑、1.5%的滑石粉、0.5%的抗氧劑1010、0.5%的鈦酸酯偶聯(lián)劑的和3%的富勒烯；
(2)將原料與一定量的乙醇混合后用lt-02高效三維渦流混料機(jī)混料2小時，將預(yù)混物添加到研磨裝置中，研磨速度為700轉(zhuǎn)/分鐘，研磨時間為20分鐘，得分散產(chǎn)品；
(3)將分散產(chǎn)品置于250oc烘箱中進(jìn)行烘干，烘干持續(xù)時間為4小時；
(4)將烘干后的共混物雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出、切粒，然后用高溫注塑機(jī)進(jìn)行制品成型。
實施例2
(1)玻璃纖維增強(qiáng)型防靜電聚醚醚酮復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計的如下原料：60％的聚醚醚酮、30％的短切玻璃纖維、4％的聚四氟乙烯、0.5%的硅烷偶聯(lián)劑、1.5%的二氧化硅、0.5%的抗氧劑168、0.5%的鈦酸酯偶聯(lián)劑的和3%的三羥乙基甲基季銨甲基硫酸鹽；
(2)將原料與一定量的乙二醇混合后用lt-02高效三維渦流混料機(jī)混料3小時，將預(yù)混物添加到研磨裝置中，研磨速度為1000轉(zhuǎn)/分鐘，研磨時間為18分鐘，得分散產(chǎn)品；
(3)將分散產(chǎn)品置于300oc烘箱中進(jìn)行烘干，烘干持續(xù)時間為3.5小時；
(4)將烘干后的共混物雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出、切粒，然后用高溫注塑機(jī)進(jìn)行制品成型。
實施例3
(1)玻璃纖維增強(qiáng)型防靜電聚醚醚酮復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計的如下原料：60％的聚醚醚酮、30％的短切玻璃纖維、4％的聚四氟乙烯、0.5%的硅烷偶聯(lián)劑、1.5%的碳酸鈣、0.5%的抗氧劑1076、0.5%的鈦酸酯偶聯(lián)劑的和3%的三羥乙基甲基季銨甲基硫酸鹽；
(2)將原料與一定量的二甲基甲酰胺混合后用lt-02高效三維渦流混料機(jī)混料2小時，將預(yù)混物添加到研磨裝置中，研磨速度為700轉(zhuǎn)/分鐘，研磨時間為20分鐘，得分散產(chǎn)品；
(3)將分散產(chǎn)品置于400oc烘箱中進(jìn)行烘干，烘干持續(xù)時間為3小時；
(4)將烘干后的共混物雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出、切粒，然后用高溫注塑機(jī)進(jìn)行制品成型。
實施例4
(1)玻璃纖維增強(qiáng)型防靜電聚醚醚酮復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計的如下原料：65％的聚醚醚酮、15％的短切玻璃纖維、10％的聚四氟乙烯、2%的硅烷偶聯(lián)劑、3%的滑石粉、1%的抗氧劑1010、1%的鈦酸酯偶聯(lián)劑的和3%的三羥乙基甲基季銨甲基硫酸鹽；
(2)將原料與一定量的乙醇混合后用lt-02高效三維渦流混料機(jī)混料2小時，將預(yù)混物添加到研磨裝置中，研磨速度為1500轉(zhuǎn)/分鐘，研磨時間為15分鐘，得分散產(chǎn)品；
(3)將分散產(chǎn)品置于250oc烘箱中進(jìn)行烘干，烘干持續(xù)時間為4小時；
(4)將烘干后的共混物雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出、切粒，然后用高溫注塑機(jī)進(jìn)行制品成型。
實施例5
(1)玻璃纖維增強(qiáng)型防靜電聚醚醚酮復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計的如下原料：75％的聚醚醚酮、10％的短切玻璃纖維、7％的聚四氟乙烯、2%的硅烷偶聯(lián)劑、1%的滑石粉、1%的抗氧劑1010、1%的鈦酸酯偶聯(lián)劑的和3%的富勒烯；
(2)將原料與一定量的二甲基甲酰胺混合后用lt-02高效三維渦流混料機(jī)混料2小時，將預(yù)混物添加到研磨裝置中，研磨速度為1500轉(zhuǎn)/分鐘，研磨時間為15分鐘，得分散產(chǎn)品；
(3)將分散產(chǎn)品置于350oc烘箱中進(jìn)行烘干，烘干持續(xù)時間為4小時；
(4)將烘干后的共混物雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出、切粒，然后用高溫注塑機(jī)進(jìn)行制品成型。
實施例6
(1)玻璃纖維增強(qiáng)型防靜電聚醚醚酮復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計的如下原料：80％的聚醚醚酮、10％的短切玻璃纖維、4％的聚四氟乙烯、0.5%的硅烷偶聯(lián)劑、1%的滑石粉、1%的抗氧劑1076、0.5%的鈦酸酯偶聯(lián)劑的和3%的三羥乙基甲基季銨甲基硫酸鹽；
(2)將原料與一定量的乙醇混合后用lt-02高效三維渦流混料機(jī)混料3小時，將預(yù)混物添加到研磨裝置中，研磨速度為2000轉(zhuǎn)/分鐘，研磨時間為10分鐘，得分散產(chǎn)品；
(3)將分散產(chǎn)品置于400oc烘箱中進(jìn)行烘干，烘干持續(xù)時間為3小時；
(4)將烘干后的共混物雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出、切粒，然后用高溫注塑機(jī)進(jìn)行制品成型。
實施例1-6制備得到含玻璃纖維的防靜電聚醚醚酮復(fù)合材料，對其拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、熱變形溫度及表面電阻值進(jìn)行測定，性能結(jié)果分別如下表所示：
由上表可見，本發(fā)明得到的聚醚醚酮復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度增強(qiáng)，抗沖擊韌性提高顯著，復(fù)合材料具有優(yōu)異的熱性能，其熱變形溫度最高可達(dá)286oc的高溫，并具有良好的表面電阻值，可有效防止靜電帶來的危害。