CN107011627A - 一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料，以重量份计，包括：聚醚醚酮20‑30份，碳纤维2‑5份，纳米蒙脱土5‑10份，钛酸钾晶须1‑3份，β型碳化硅晶须1‑3份，润滑剂1.5‑2份，分散剂0.8‑1.6份，其他助剂0.5‑1.5份。本发明还公开了该复合材料的制备方法。本发明提供的聚醚醚酮复合材料，强度大，韧性和刚性大，耐热性好，化学稳定性好，广泛应用于汽车行业、航空航天等领域。

Description

一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子复合材料领域，具体的涉及一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料。
背景技术：
聚醚醚酮树脂(PEEK)是一种性能优异的特种工程塑料，与其他工程塑料相比具有诸多优势，如耐高温、机械性能优异、自润滑性能好、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离性、耐辐照性、绝缘性稳定，耐水解和易加工等，PEEK树脂是韧性和刚性兼备并取得平衡的塑料，特别是它对交变应力的优良耐疲劳性是所以塑料中最出众的，可与合金媲美。
PEEK树脂在航空航天领域、汽车制造业、电子信息产业、工业领域、医疗领域具有广泛的应用，但因其Tg仅145℃，故在Tg温度处强度急剧下降，且其价格较贵，限制了其应用。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料，其强度大，韧性和刚性大，耐热性好，化学稳定性好，广泛应用于汽车行业、航空航天等领域。
本发明的另一个目的是提供该复合材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分：
聚醚醚酮20-30份，碳纤维2-5份，
纳米蒙脱土5-10份，钛酸钾晶须1-3份，
β型碳化硅晶须1-3份，润滑剂1.5-2份，
分散剂0.8-1.6份，其他助剂0.5-1.5份。
作为上述技术方案的优选，一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分：
聚醚醚酮26份，碳纤维3.5份，
纳米蒙脱土6份，钛酸钾晶须2.8份，
β型碳化硅晶须2份，润滑剂2份，
分散剂1.5份，其他助剂1份。
作为上述技术方案的优选，所述聚醚醚酮的熔融粘度为280Pas，粒径大小为5-10μm，平均分子量为4-6万。
作为上述技术方案的优选，所述碳纤维的长度为20-30μm，直径为300-500nm。
作为上述技术方案的优选，所述钛酸钾晶须的真密度为3.30-5.52g/cm3，长度为5-10μm，直径为200-500nm。
作为上述技术方案的优选，所述润滑剂为脂肪酸、脂肪酸单甘油酯、二聚脂肪酸二异氰酸酯、脂肪酸甲酯磺酸钠中的一种或几种混合。
作为上述技术方案的优选，所述分散剂为N,N亚乙基双硬脂酰胺、有机硅树脂中的一种或两种混合。
一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚醚醚酮、碳纤维、纳米蒙脱土、钛酸钾晶须、β型碳化硅晶须加入到混合机中，在150℃下混合搅拌5-10min，继续加入润滑剂、分散剂和其他助剂，继续搅拌10-20min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料在空气循环炉中进行干燥，并在150-160℃下放置2-3h，然后在高温注塑机中注塑成型，得到高强度聚醚醚酮树脂复合材料。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用碳纤维、钛酸钾晶须、β型碳化硅晶须对聚醚醚酮进行改性，其尺寸小，和树脂相容性好，且不增加熔体的粘度，添加后的塑料加工性能不受影响；蒙脱土片层厚度为纳米级，在聚醚醚酮树脂中的分散性好；
本发明提供的聚醚醚酮复合材料，强度高、韧性、刚性大，耐磨、耐热、耐腐蚀性能好，易于加工，广泛用于航空航天、汽车行业、医疗器械等领域。
具体实施方式：
为更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分：
聚醚醚酮20份，碳纤维2份，
纳米蒙脱土5份，钛酸钾晶须1份，
β型碳化硅晶须1份，润滑剂1.5份，
分散剂0.8份，其他助剂0.5份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将聚醚醚酮、碳纤维、纳米蒙脱土、钛酸钾晶须、β型碳化硅晶须加入到混合机中，在150℃下混合搅拌5min，继续加入润滑剂、分散剂和其他助剂，继续搅拌10min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料在空气循环炉中进行干燥，并在150℃下放置2h，然后在高温注塑机中注塑成型，得到高强度聚醚醚酮树脂复合材料。
实施例2
一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分：
聚醚醚酮30份，碳纤维5份，
纳米蒙脱土10份，钛酸钾晶须3份，
β型碳化硅晶须3份，润滑剂2份，
分散剂1.6份，其他助剂1.5份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将聚醚醚酮、碳纤维、纳米蒙脱土、钛酸钾晶须、β型碳化硅晶须加入到混合机中，在150℃下混合搅拌10min，继续加入润滑剂、分散剂和其他助剂，继续搅拌20min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料在空气循环炉中进行干燥，并在160℃下放置3h，然后在高温注塑机中注塑成型，得到高强度聚醚醚酮树脂复合材料。
实施例3
一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分：
聚醚醚酮22份，碳纤维3份，
纳米蒙脱土6份，钛酸钾晶须1.5份，
β型碳化硅晶须1.5份，润滑剂1.6份，
分散剂1份，其他助剂0.7份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将聚醚醚酮、碳纤维、纳米蒙脱土、钛酸钾晶须、β型碳化硅晶须加入到混合机中，在150℃下混合搅拌6min，继续加入润滑剂、分散剂和其他助剂，继续搅拌14min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料在空气循环炉中进行干燥，并在152℃下放置2.2h，然后在高温注塑机中注塑成型，得到高强度聚醚醚酮树脂复合材料。
实施例4
一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分：
聚醚醚酮24份，碳纤维3.5份，
纳米蒙脱土7份，钛酸钾晶须1.8份，
β型碳化硅晶须1.8份，润滑剂1.7份，
分散剂1.2份，其他助剂0.9份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将聚醚醚酮、碳纤维、纳米蒙脱土、钛酸钾晶须、β型碳化硅晶须加入到混合机中，在150℃下混合搅拌7min，继续加入润滑剂、分散剂和其他助剂，继续搅拌14min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料在空气循环炉中进行干燥，并在154℃下放置2.4h，然后在高温注塑机中注塑成型，得到高强度聚醚醚酮树脂复合材料。
实施例5
一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分：
聚醚醚酮26份，碳纤维4份，
纳米蒙脱土8份，钛酸钾晶须2份，
β型碳化硅晶须2份，润滑剂1.8份，
分散剂1.4份，其他助剂1.1份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将聚醚醚酮、碳纤维、纳米蒙脱土、钛酸钾晶须、β型碳化硅晶须加入到混合机中，在150℃下混合搅拌8min，继续加入润滑剂、分散剂和其他助剂，继续搅拌16min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料在空气循环炉中进行干燥，并在156℃下放置2.6h，然后在高温注塑机中注塑成型，得到高强度聚醚醚酮树脂复合材料。
实施例6
一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分：
聚醚醚酮28份，碳纤维4.5份，
纳米蒙脱土9份，钛酸钾晶须2.5份，
β型碳化硅晶须2.5份，润滑剂1.9份，
分散剂1.5份，其他助剂1.3份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将聚醚醚酮、碳纤维、纳米蒙脱土、钛酸钾晶须、β型碳化硅晶须加入到混合机中，在150℃下混合搅拌9min，继续加入润滑剂、分散剂和其他助剂，继续搅拌18min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料在空气循环炉中进行干燥，并在158℃下放置2.8h，然后在高温注塑机中注塑成型，得到高强度聚醚醚酮树脂复合材料。
下面对本发明提供的高强度聚醚醚酮树脂复合材料进行性能测试。
(1)力学和物理性能
表1
从表1来看，本发明提供的聚醚醚酮树脂复合材料强度大，抗冲击性能好，硬度大，耐热性能优异。

Claims (8)

1.一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
聚醚醚酮20-30份，碳纤维2-5份，
纳米蒙脱土5-10份，钛酸钾晶须1-3份，
β型碳化硅晶须1-3份，润滑剂1.5-2份，
分散剂0.8-1.6份，其他助剂0.5-1.5份。
2.如权利要求1所述的一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
聚醚醚酮26份，碳纤维3.5份，
纳米蒙脱土6份，钛酸钾晶须2.8份，
β型碳化硅晶须2份，润滑剂2份，
分散剂1.5份，其他助剂1份。
3.如权利要求1所述的一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料，其特征在于，所述聚醚醚酮的熔融粘度为280Pa·s，粒径大小为5-10μm，平均分子量为4-6万。
4.如权利要求1所述的一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料，其特征在于，所述碳纤维的长度为20-30μm，直径为300-500nm。
5.如权利要求1所述的一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料，其特征在于，所述钛酸钾晶须的真密度为3.30-5.52g/cm3，长度为5-10μm，直径为200-500nm。
6.如权利要求1所述的一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料，其特征在于，所述润滑剂为脂肪酸、脂肪酸单甘油酯、二聚脂肪酸二异氰酸酯、脂肪酸甲酯磺酸钠中的一种或几种混合。
7.如权利要求1所述的一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料，其特征在于，所述分散剂为N,N亚乙基双硬脂酰胺、有机硅树脂中的一种或两种混合。
8.如权利要求1至7任一所述的一种高强度聚醚醚酮树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚醚醚酮、碳纤维、纳米蒙脱土、钛酸钾晶须、β型碳化硅晶须加入到混合机中，在150℃下混合搅拌5-10min，继续加入润滑剂、分散剂和其他助剂，继续搅拌10-20min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料在空气循环炉中进行干燥，并在150-160℃下放置2-3h，然后在高温注塑机中注塑成型，得到高强度聚醚醚酮树脂复合材料。
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