CN101037514A - 赛璐珞复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种赛璐珞复合材料，其特点是由60～95％重量份的赛璐珞粉体、1～30％重量份的纳米级β－碳化硅晶须、1～5％重量份的偶联剂以及1～12％重量份的溶剂制成。还公开了所述赛璐珞复合材料的制备方法，包括下述步骤：将所述偶联剂溶于所述溶剂中并搅拌均匀，加入所述纳米级β－碳化硅晶须，混合均匀；溶剂挥发后，放入真空干燥箱烘干；取所述赛璐珞粉体，与前述混合粉料放入高速混合机中混合均匀后模压成型。由于采用纳米级β－碳化硅晶须增韧赛璐珞，所制备的赛璐珞复合材料，其冲击强度由现有技术的4.15MPa提高到6.53～11.26MPa；拉伸强度由现有技术的28.95MPa提高到31.23～41.84MPa；弯曲强度由现有技术的35.40MPa提高到41.24～54.04MPa；还保持了赛璐珞基体高温、高热下易燃烧分解的特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种赛璐珞复合材料，还涉及这种赛璐珞复合材料的制备方法。
背景技术
文献“《化学教育》，1995，第2期第46页”公开了赛璐珞这种塑料制品。赛璐珞是一种极其理想的快速烧蚀材料的基体材料，当存放温度高于140℃时，就易发生燃烧，而且燃烧及其迅速，但赛璐珞在具备优异的快速烧蚀性能的同时也暴露了自身的缺点：采用这种材料制备厚制件需要的时间较长，塑化也较困难，且所制备材料的力学性能不高：纯赛璐珞材料的拉伸强度仅为28.95MPa，弯曲强度仅为35.40MPa，冲击强度仅为4.15MPa。这在一定程度上限制了赛璐珞材料的使用范围。
发明内容
为了克服现有技术力学性能低的不足，本发明提供一种赛璐珞复合材料，采用纳米级β-碳化硅晶须为增韧补强改性剂来提高赛璐珞的力学性能，同时保留了赛璐珞在高温、高热下易燃烧分解的特性。
本发明还提供这种赛璐珞复合材料的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种赛璐珞复合材料，其特点是由60～95％重量份的赛璐珞粉体、1～30％重量份的纳米级β-碳化硅晶须、1～5％重量份的偶联剂以及1～12％重量份的溶剂制成。
上述的偶联剂是单烷氧基钛酸酯、单烷氧基磷酸酯钛酸酯偶、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯、焦磷酸型钛酸酯、螯合型焦磷酸钛酸酯、配位型亚磷酸酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩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种。
上述的溶剂是异丙醇、丙酮、乙醇的任一种。
一种上述赛璐珞复合材料的制备方法，其特点是包括下述步骤：
(a)将1～5％重量份的偶联剂溶于1～12％重量份的溶剂中并搅拌均匀，加入1～30％重量份的纳米级β-碳化硅晶须，用玻璃棒搅拌15～35min，再用超声波处理20～40min，使之充分混合均匀；
(b)将经过步骤(a)混合的混合料边加热边搅拌至溶剂挥发后，放入真空干燥箱烘干；
(c)取60～95％重量份的赛璐珞粉体，与经过步骤(a)、(b)处理的纳米级β-碳化硅晶须一起放入高速混合机中，采用多次短时搅拌混合均匀；
(d)将经过步骤(c)混合的原料装入模具中，在常温冷压20min，将压好的冷坯料在120℃温度下进行预热熔融0.5h后注入模具，在15MPa下保温、保压30min，然后保压降温到65℃以下开模，即得赛璐珞复合材料。
本发明的有益效果是：由于采用纳米级β-碳化硅晶须增韧赛璐珞，使得赛璐珞复合材料的力学性能得到了提高，其冲击强度由现有技术的4.15MPa提高到6.53～11.26MPa；拉伸强度由现有技术的28.95MPa提高到31.23～41.84MPa；弯曲强度由现有技术的35.40MPa提高到41.24～54.04MPa。同时，还保持了赛璐珞基体高温、高热下易燃烧分解的特性。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，指导本领域技术人员实现本发明。本实施例不以任何方式限制本发明。
实施例1，将5g牌号为NDZ-101的单烷氧基钛酸酯偶联剂溶于12g异丙醇溶剂中并搅拌均匀，加入30g纳米级β-碳化硅晶须，用玻璃棒搅拌35min，再用超声波处理40min，使之充分混合均匀。再边加热边搅拌至溶剂挥发，然后把混合物放入真空干燥箱烘干；取赛璐珞粉体95g，与经过前述偶联剂处理的纳米级β-碳化硅晶须一起放入高速混合机中，采用多次短时搅拌方法来防止局部温度过高，高速搅拌下混合均匀，将上述混合均匀的原料装入模具中，在常温冷压20min，将压好的冷坯料在120℃温度下进行预热熔融0.5h后注入模具，放气3～5次，10min后放气3次后加压至10MPa，再经过15min后放气3～5次，在15MPa下保温、保压30min，然后保压降温到65℃以下开模取出制件，即得赛璐珞复合材料。
所制赛璐珞复合材料经测定，冲击强度为7.23MPa，拉伸强度为34.25MPa，弯曲强度为43.46MPa。
实施例2，将4g牌号为NDZ-105的单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯偶联剂溶于9g异丙醇溶剂中并搅拌均匀，加入24g纳米级β-碳化硅晶须，用玻璃棒搅拌30min，再用超声波处理35min，使之充分混合均匀。再边加热边搅拌至溶剂挥发，然后把混合物放入真空干燥箱烘干；取赛璐珞粉体85g，与经过前述偶联剂处理的纳米级β-碳化硅晶须一起放入高速混合机中，采用多次短时搅拌方法来防止局部温度过高，高速搅拌下混合均匀，将上述混合均匀的原料装入模具中，在常温冷压20min，将压好的冷坯料在120℃温度下进行预热熔融0.5h后注入模具，放气3～5次，10min后放气3次后加压10MPa，再15min后放气3～5次，在15MPa下保温、保压30min，然后保压降温到65℃以下开模取出制件，即得赛璐珞复合材料。
所制赛璐珞复合材料经测定，冲击强度为8.76MPa，拉伸强度为36.98MPa，弯曲强度为47.98MPa。
实施例3，将3g牌号为KH-550的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于6g乙醇溶剂中并搅拌均匀，加入16g纳米级β-碳化硅晶须，用玻璃棒搅拌25min，再用超声波处理30min，使之充分混合均匀。再边加热边搅拌至溶剂挥发，然后把混合物放入真空干燥箱烘干；取赛璐珞粉体75g，与经过前述偶联剂处理的纳米级β-碳化硅晶须一起放入高速混合机中，采用多次短时搅拌方法来防止局部温度过高，高速搅拌下混合均匀，将上述混合均匀的原料装入模具中，在常温冷压20min，将压好的冷坯料在120℃温度下进行预热熔融0.5h后注入模具，放气3～5次，10min后放气3次后加压10MPa，再15min后放气3～5次，在15MPa下保温、保压30min，然后保压降温到65℃以下开模取出制件，即得赛璐珞复合材料。
所制赛璐珞复合材料经测定，冲击强度为11.26MPa，拉伸强度为41.84MPa，弯曲强度为54.04MPa。
实施例4，将2g牌号为KH-560的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷溶于3g乙醇溶剂中并搅拌均匀，加入8g纳米级β-碳化硅晶须，用玻璃棒搅拌20min，再用超声波处理25min，使之充分混合均匀。再边加热边搅拌至溶剂挥发，然后把混合物放入真空干燥箱烘干；取赛璐珞粉体65g，与经过前述偶联剂处理的纳米级β-碳化硅晶须一起放入高速混合机中，采用多次短时搅拌方法来防止局部温度过高，高速搅拌下混合均匀，将上述混合均匀的原料装入模具中，在常温冷压20min，将压好的冷坯料在120℃温度下进行预热熔融0.5h后注入模具，放气3～5次，10min后放气3次后加压10MPa，再15min后放气3～5次，在15MPa下保温、保压30min，然后保压降温到65℃以下开模取出制件，即得赛璐珞复合材料。
所制赛璐珞复合材料经测定，冲击强度为9.43MPa，拉伸强度为38.25MPa，弯曲强度为50.34MPa。
实施例5，将1g牌号为NDZ-311的螯合型焦磷酸钛酸酯偶联剂溶于1g丙酮溶剂中并搅拌均匀，加入1g纳米级β-碳化硅晶须，用玻璃棒搅拌15min，再用超声波处理20min，使之充分混合均匀。再边加热边搅拌至溶剂挥发，然后把混合物放入真空干燥箱烘干；取赛璐珞粉体60g，与经过前述偶联剂处理的纳米级β-碳化硅晶须一起放入高速混合机中，采用多次短时搅拌方法来防止局部温度过高，高速搅拌下混合均匀，将上述混合均匀的原料装入模具中，在常温冷压20min，将压好的冷坯料在120℃温度下进行预热熔融0.5h后注入模具，放气3～5次，10min后放气3次后加压10MPa，再15min后放气3～5次，在15MPa下保温、保压30min，然后保压降温到65℃以下开模取出制件，即得赛璐珞复合材料。
所制赛璐珞复合材料经测定，冲击强度为6.53MPa，拉伸强度为31.23MPa，弯曲强度为41.24MPa。
另外，还分别用牌号为NDZ-102的单烷氧基磷酸酯钛酸酯偶联剂、牌号为NDZ-201的焦磷酸型钛酸酯偶联剂、牌号为NDZ-401的配位型亚磷酸酯偶联剂以及牌号为KH-570的γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷偶联剂对纳米级β-碳化硅晶须进行处理，所制备的赛璐珞复合材料均取得了满意的效果。
本说明书所公开的具体实施例应视为初步说明。无疑本领域的技术人员可作各种改变，这种改变只要落入权利要求书的精神和范围内，均应理解为构成本发明的一部分。
Claims (4)
1、一种赛璐珞复合材料，其特征是由60～95％重量份的赛璐珞粉体、1～30％重量份的纳米级β-碳化硅晶须、1～5％重量份的偶联剂以及1～12％重量份的溶剂制成。
2、根据权利要求1所述的赛璐珞复合材料，其特征在于：所述的偶联剂是单烷氧基钛酸酯、单烷氧基磷酸酯钛酸酯偶、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯、焦磷酸型钛酸酯、螯合型焦磷酸钛酸酯、配位型亚磷酸酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩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种。
3、根据权利要求1所述的赛璐珞复合材料，其特征在于：所述的溶剂是异丙醇、丙酮、乙醇的任一种。
4、一种权利要求1所述赛璐珞复合材料的制备方法，其特征包括下述步骤：
(a)将1～5％重量份的偶联剂溶于1～12％重量份的溶剂中并搅拌均匀，加入1～30％重量份的纳米级β-碳化硅晶须，用玻璃棒搅拌15～35min，再用超声波处理20～40min，使之充分混合均匀；
(b)将经过步骤(a)混合的混合料边加热边搅拌至溶剂挥发后，放入真空干燥箱烘干；
(c)取60～95％重量份的赛璐珞粉体，与经过步骤(a)、(b)处理的纳米级β-碳化硅晶须一起放入高速混合机中，采用多次短时搅拌混合均匀；
(d)将经过步骤(c)混合的原料装入模具中，在常温冷压20min，将压好的冷坯料在120℃温度下进行预热熔融0.5h后注入模具，在15MPa下保温、保压30min，然后保压降温到65℃以下开模，即得赛璐珞复合材料。
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