CN105153617A - 一种聚丙烯腈材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚丙烯腈材料及其制备方法，上述聚丙烯腈材料，由包含以下重量份的组分制成：聚丙烯腈79-86份、无机填料20-25份、聚酰胺纤维15-25份、马来酸酐接枝聚丙烯7-9份、二甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯5-11份、环氧丙烷丁基醚3-7份、1,8-二氮双环（5,4,0）7-十一烯2-6份、褐煤蜡酸乙二酯2-3份、二月桂酸二正丁基锡0.5-2份、偏硼酸钡0.5-1份和桐油酸酐0.02-1.5份。本发明还提供了一种聚丙烯腈材料的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种聚丙烯腈材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯腈是由单体丙烯腈经自由基聚合反应而得到。大分子链中的丙烯腈单元是接头-尾方式相连的。主要用于制备聚丙烯腈纤维，聚丙烯腈纤维的强度并不高，耐磨性和抗疲劳性也较差。聚丙烯腈纤维的优点是耐候性和耐日晒性好，在室外放置18个月后还能保持原有强度的77%。它还耐化学试剂，特别是无机酸、漂白粉、过氧化氢及一般有机试剂。
现有的聚丙烯腈复合材料力学强度不佳，且制得的产品易产生断裂问题，从而影响其使用寿命，因此其应用在诸多领域都收到很大限制。
发明内容
针对上述的需求，本发明特别提供了一种聚丙烯腈材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种聚丙烯腈材料，由包含以下重量份的组分制成：
聚丙烯腈79-86份,
无机填料20-25份,
聚酰胺纤维15-25份,
马来酸酐接枝聚丙烯7-9份,
二甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯5-11份,
环氧丙烷丁基醚3-7份，
1,8-二氮双环（5,4,0）7-十一烯2-6份,
褐煤蜡酸乙二酯2-3份,
二月桂酸二正丁基锡0.5-2份，
偏硼酸钡0.5-1份，
桐油酸酐0.02-1.5份。
所述无机填料选自氮化硅纤维、玻璃纤维、玻璃微珠、高岭土和蒙脱土中的一种或几种。
所述组分还包括偏硅酸三甲酯0-2重量份。
所述组分还包括乙基纤维素0-2重量份。
一种聚丙烯腈材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）称取聚丙烯腈79-86重量份、聚酰胺纤维15-25重量份、马来酸酐接枝聚丙烯7-9重量份、二甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯5-11重量份、1,8-二氮双环（5,4,0）7-十一烯2-6重量份、褐煤蜡酸乙二酯2-3重量份、二月桂酸二正丁基锡0.5-2重量份、偏硅酸三甲酯0-2重量份，混合均匀；
（2）将上述组分加入高压均质机中混合均匀，缓慢加入桐油酸酐0.02-1.5重量份、环氧丙烷丁基醚3-7重量份和乙基纤维素0-2重量份的混合物，加入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的侧加料口加入无机填料20-25重量份、偏硼酸钡0.5-1重量份，熔融、挤出、干燥、切粒，得到聚丙烯腈材料。
所述高压均质机的混合温度为68-75℃，压强为18-21Mpa。
所述双螺杆挤出机各区段温度为：一区温度180-200℃，二区温度210-240℃，三区温度240-250℃，四区温度220-230℃。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明制得的聚丙烯腈材料以聚丙烯腈为主要成分，通过加入无机填料、聚酰胺纤维、马来酸酐接枝聚丙烯、二甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯、环氧丙烷丁基醚、1,8-二氮双环（5,4,0）7-十一烯、褐煤蜡酸乙二酯、二月桂酸二正丁基锡、偏硼酸钡、桐油酸酐，使制得的聚丙烯腈材料具有良好的力学强度，且具有良好的耐候性能，克服了现有纤维易产生断裂的问题。
（2）本发明制得的聚丙烯腈材料，具有良好的柔韧性和良好的表面性能。
（3）本发明的聚丙烯腈材料，其制备方法简单，易于工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
（1）称取聚丙烯腈79kg、聚酰胺纤维15kg、马来酸酐接枝聚丙烯7kg、二甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯5kg、1,8-二氮双环（5,4,0）7-十一烯2kg、褐煤蜡酸乙二酯2kg、二月桂酸二正丁基锡0.5kg，混合均匀；
（2）将上述组分加入高压均质机中68℃、18Mpa下混合均匀，缓慢加入桐油酸酐0.02kg和环氧丙烷丁基醚3kg的混合物，加入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的侧加料口加入玻璃纤维20kg、偏硼酸钡0.5kg，熔融、挤出、干燥、切粒，得到聚丙烯腈材料。
所述双螺杆挤出机各区段温度为：一区温度180℃，二区温度210℃，三区温度240℃，四区温度220℃。
制得聚丙烯腈材料的性能测试结果如表1所示。
实施例2
（1）称取聚丙烯腈79kg、聚酰胺纤维15kg、马来酸酐接枝聚丙烯7kg、二甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯5kg、1,8-二氮双环（5,4,0）7-十一烯2kg、褐煤蜡酸乙二酯2kg、二月桂酸二正丁基锡0.5kg、偏硅酸三甲酯2kg，混合均匀；
（2）将上述组分加入高压均质机中68℃、18Mpa下混合均匀，缓慢加入桐油酸酐0.02kg和环氧丙烷丁基醚3kg的混合物，加入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的侧加料口加入玻璃纤维20kg、偏硼酸钡0.5kg，熔融、挤出、干燥、切粒，得到聚丙烯腈材料。
所述双螺杆挤出机各区段温度为：一区温度180℃，二区温度210℃，三区温度240℃，四区温度220℃。
制得聚丙烯腈材料的性能测试结果如表1所示。
实施例3
（1）称取聚丙烯腈86kg、聚酰胺纤维25kg、马来酸酐接枝聚丙烯9kg、二甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯11kg、1,8-二氮双环（5,4,0）7-十一烯6kg、褐煤蜡酸乙二酯3kg、二月桂酸二正丁基锡2kg、偏硅酸三甲酯2kg，混合均匀；
（2）将上述组分加入高压均质机中75℃、21Mpa下混合均匀，缓慢加入桐油酸酐1.5kg、环氧丙烷丁基醚7kg和乙基纤维素2kg的混合物，加入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的侧加料口加入蒙脱土25kg、偏硼酸钡1kg，熔融、挤出、干燥、切粒，得到聚丙烯腈材料。
所述双螺杆挤出机各区段温度为：一区温度200℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度230℃。
制得聚丙烯腈材料的性能测试结果如表1所示。
实施例4
（1）称取聚丙烯腈86kg、聚酰胺纤维25kg、马来酸酐接枝聚丙烯9kg、二甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯11kg、1,8-二氮双环（5,4,0）7-十一烯6kg、褐煤蜡酸乙二酯2kg、二月桂酸二正丁基锡2kg、偏硅酸三甲酯2kg，混合均匀；
（2）将上述组分加入高压均质机中75℃、21Mpa下混合均匀，缓慢加入桐油酸酐1.5kg、环氧丙烷丁基醚7kg和乙基纤维素2kg的混合物，加入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的侧加料口加入蒙脱土25kg、偏硼酸钡1kg，熔融、挤出、干燥、切粒，得到聚丙烯腈材料。
所述双螺杆挤出机各区段温度为：一区温度200℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度230℃。
制得聚丙烯腈材料的性能测试结果如表1所示。
实施例5
（1）称取聚丙烯腈82kg、聚酰胺纤维20kg、马来酸酐接枝聚丙烯8kg、二甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯7kg、1,8-二氮双环（5,4,0）7-十一烯5kg、褐煤蜡酸乙二酯2kg、二月桂酸二正丁基锡1kg、偏硅酸三甲酯1kg，混合均匀；
（2）将上述组分加入高压均质机中70℃、20Mpa下混合均匀，缓慢加入桐油酸酐1kg、环氧丙烷丁基醚5kg和乙基纤维素1kg的混合物，加入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的侧加料口加入氮化硅纤维22kg、偏硼酸钡0.7kg，熔融、挤出、干燥、切粒，得到聚丙烯腈材料。
所述双螺杆挤出机各区段温度为：一区温度190℃，二区温度230℃，三区温度245℃，四区温度225℃。
制得聚丙烯腈材料的性能测试结果如表1所示。
对比例1
（1）称取聚丙烯腈86kg、聚酰胺纤维25kg、马来酸酐接枝聚丙烯9kg、二甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯11kg、褐煤蜡酸乙二酯3kg、二月桂酸二正丁基锡2kg、偏硅酸三甲酯2kg，混合均匀；
（2）将上述组分加入高压均质机中75℃、21Mpa下混合均匀，缓慢加入桐油酸酐1.5kg、环氧丙烷丁基醚7kg和乙基纤维素2kg的混合物，加入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的侧加料口加入蒙脱土25kg、偏硼酸钡1kg，熔融、挤出、干燥、切粒，得到聚丙烯腈材料。
所述双螺杆挤出机各区段温度为：一区温度200℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度230℃。
制得聚丙烯腈材料的性能测试结果如表1所示。
对比例2
（1）称取聚丙烯腈86kg、聚酰胺纤维25kg、马来酸酐接枝聚丙烯9kg、二甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯11kg、1,8-二氮双环（5,4,0）7-十一烯6kg、二月桂酸二正丁基锡2kg、偏硅酸三甲酯2kg，混合均匀；
（2）将上述组分加入高压均质机中75℃、21Mpa下混合均匀，缓慢加入桐油酸酐1.5kg、环氧丙烷丁基醚7kg和乙基纤维素2kg的混合物，加入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的侧加料口加入蒙脱土25kg、偏硼酸钡1kg，熔融、挤出、干燥、切粒，得到聚丙烯腈材料。
所述双螺杆挤出机各区段温度为：一区温度200℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度230℃。
制得聚丙烯腈材料的性能测试结果如表1所示。
对比例3
（1）称取聚丙烯腈86kg、聚酰胺纤维25kg、马来酸酐接枝聚丙烯9kg、二甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯11kg、1,8-二氮双环（5,4,0）7-十一烯6kg、褐煤蜡酸乙二酯3kg、二月桂酸二正丁基锡2kg、偏硅酸三甲酯2kg，混合均匀；
（2）将上述组分加入高压均质机中75℃、21Mpa下混合均匀，缓慢加入环氧丙烷丁基醚7kg和乙基纤维素2kg的混合物，加入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的侧加料口加入蒙脱土25kg、偏硼酸钡1kg，熔融、挤出、干燥、切粒，得到聚丙烯腈材料。
所述双螺杆挤出机各区段温度为：一区温度200℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度230℃。
制得聚丙烯腈材料的性能测试结果如表1所示。
将实施例1-5和对比例1-3的聚丙烯腈材料进行测试。
表1
| 测试项目 | 断裂伸长率 | 拉伸强度(MPa) |
| 实施例1 | 34% | 366 |
| 实施例2 | 32% | 369 |
| 实施例3 | 35% | 371 |
| 实施例4 | 33% | 372 |
| 实施例5 | 31% | 379 |
| 对比例1 | 16% | 243 |
| 对比例2 | 15% | 239 |
| 对比例3 | 18% | 256 |
本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种聚丙烯腈材料，其特征在于，由包含以下重量份的组分制成：
聚丙烯腈79-86份,
无机填料20-25份,
聚酰胺纤维15-25份,
马来酸酐接枝聚丙烯7-9份,
二甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯5-11份,
环氧丙烷丁基醚3-7份，
1,8-二氮双环（5,4,0）7-十一烯2-6份,
褐煤蜡酸乙二酯2-3份,
二月桂酸二正丁基锡0.5-2份，
偏硼酸钡0.5-1份，
桐油酸酐0.02-1.5份。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯腈材料，其特征在于，所述无机填料选自氮化硅纤维、玻璃纤维、玻璃微珠、高岭土和蒙脱土中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯腈材料，其特征在于，所述组分还包括偏硅酸三甲酯0-2重量份。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯腈材料，其特征在于，所述组分还包括乙基纤维素0-2重量份。
5.一种聚丙烯腈材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）称取聚丙烯腈79-86重量份、聚酰胺纤维15-25重量份、马来酸酐接枝聚丙烯7-9重量份、二甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯5-11重量份、1,8-二氮双环（5,4,0）7-十一烯2-6重量份、褐煤蜡酸乙二酯2-3重量份、二月桂酸二正丁基锡0.5-2重量份、偏硅酸三甲酯0-2重量份，混合均匀；
（2）将上述组分加入高压均质机中混合均匀，缓慢加入桐油酸酐0.02-1.5重量份、环氧丙烷丁基醚3-7重量份和乙基纤维素0-2重量份的混合物，加入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的侧加料口加入无机填料20-25重量份、偏硼酸钡0.5-1重量份，熔融、挤出、干燥、切粒，得到聚丙烯腈材料。
6.根据权利要求5所述聚丙烯腈材料的制备方法，其特征在于，所述高压均质机的混合温度为68-75℃，压强为18-21Mpa。
7.根据权利要求5所述聚丙烯腈材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机各区段温度为：一区温度180-200℃，二区温度210-240℃，三区温度240-250℃，四区温度220-230℃。
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