CN108034238A - 一种复合材料及其制备方法 - Google Patents

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周涛
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Abstract

本发明公开了一种复合材料组合物，它是由如下重量配比的组分组成：聚己二酰间苯二甲胺10～80份、聚苯醚10～80份、增容剂0～7份、增韧剂0～10份、填料0～45份。本发明还提供了该复合材料组合物的制备方法。与现有技术相比，本发明的复合材料，无需使用润滑剂，且增容剂等助剂的用量小，就可以达到良好的力学性能；同时，本发明复合材料的制备方法简便，便于操作，加工温度降低了50℃以上，能耗更小，经济效益好，非常适合产业化生产。

Description

一种复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料及其制备方法，具体涉及一种无需使用润滑剂且助剂用量小、力学性能良好的复合材料及其制备方法。
背景技术
复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料；由于各组分之间“取长补短”、“协同作用”，克服了单一材料的缺点，因而，复合材料可以被广泛应用于航天航空、交通运输、化学工业、电气工业、机械工业、建筑工业、体育用品、日常生活用品等各个领域。
一般来说，复合材料主要是由基底、改性组分和各种助剂组成，它们共同决定着复合材料的力学性能；尤其是，其中助剂的组分和用量十分考究，需要特定的配伍选择，才能获得良好的性能效果，在化学化工行业中拥有“工业味精”的美称。
例如，中国专利CN 101724252A的复合材料，为了获得良好的力学性能，它是以10份半芳香族尼龙-PA10T(如下所示)为基底，加入10份～80份改性组分聚苯醚，再加入2份增容剂、5份增韧剂、3份润滑剂(硅油)三种特定用量的特定助剂，才使得复合材料的拉伸强度达到68～70MPa。
专利CN103146176B所述，使用聚苯醚-甲基丙烯酸缩水甘油酯-苯乙烯接枝共聚物作为增容剂，需要添加0.1-18份增容剂，添加量较大，影响综合性能。上述复合材料的助剂中，不仅种类多，用量大，而且还必须含有润滑剂，大大增加了原材料成本和操作成本，同时，上述复合材料的加工温度高达280～320℃，能耗大，经济效益差，非常不利于产业化生产。
为了克服上述缺陷，实现节能降耗，满足现代产业发展的更高要求，需要对现有的复合材料进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合材料组合物。
本发明提供的一种复合材料组合物，它是由如下重量配比的组分组成：聚己二酰间苯二甲胺10～80份、聚苯醚10～80份、增容剂0～7份、增韧剂0～10份、填料0～45份；其中，所述增容剂与聚己二酰间苯二甲胺的重量比为0.08～0.125：1。
其中，聚己二酰间苯二甲胺的结构式为：
进一步的，所述聚苯醚与聚己二酰间苯二甲胺的重量比为0.4～2：1；优选的，所述聚苯醚与聚己二酰间苯二甲胺的重量比为0.4～1.25：1。
进一步的，所述增韧剂与聚己二酰间苯二甲胺的重量比为0.08～0.125：1。
进一步的，所述填料与聚己二酰间苯二甲胺的重量比为0～1：1；优选的，所述填料与聚己二酰间苯二甲胺的重量比为0.006～0.01：1。
进一步的，所述聚苯醚的特性粘度为0.2～0.5dl/g；特性粘度的测试条件为：23℃，三氯甲烷为溶剂。
进一步的，所述的增容剂选自选自马来酸酐、丙烯酸脱水甘油酯、聚苯醚接枝马来酸酐、聚苯醚接枝丙烯酸脱水甘油酯、马来酸酐-苯乙烯无规共聚物中的任意一种或两种以上；所述的增韧剂选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐、氢化苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物中的任意一种或两种以上；所述的填料选自抗氧剂、阻燃剂、玻璃纤维、碳纤维、流动改性剂、增塑剂、收缩调节剂、光稳定剂、颜料、抗菌剂、抗静电剂、碳酸钙、玻璃微珠、云母粉、炭黑中的任意一种或两种以上；优选的，所述的填料为抗氧剂。
阻燃剂包括卤系阻燃剂(如十溴二笨乙烷等，氮系阻燃剂，如三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)等)，氮磷系阻燃剂(如密胺聚磷酸盐(MPP)、膨胀型阻燃剂(IFR)、次膦酸盐等)，硅系阻燃剂，以及无机氢氧化物阻燃剂等。
本发明还提供了制备上述复合材料组合物的方法，该方法包括以下步骤：
①、取各种组分，混匀，得到混合料；
②、将步骤①所得混合料熔融挤出，造粒，即得。
进一步的，步骤②中，所述熔融挤出的温度为210～270℃。
进一步的，步骤②中，所述熔融挤出的温度程序为：一区210～220℃，二区215～225℃，三区235～250℃，四区250～260℃，五区260～270℃，六区250～260℃。
与现有技术相比，本发明的复合材料，无需使用润滑剂，且增容剂等助剂的用量小，就可以达到良好的力学性能；同时，本发明复合材料的制备方法简便，便于操作，加工温度降低了50℃以上，能耗更小，经济效益好，非常适合产业化生产。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
具体实施方式
本发明具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售产品获得。
例如，聚苯醚：蓝星化工新材料股份有限公司芮城分公司购买，牌号LXR-040，特性粘度为0.35～0.5dl/g，特性粘度的测试条件为：23℃，三氯甲烷为溶剂；
半芳香族MXD6(聚己二酰间苯二甲胺)：从日本三菱工程购买得到，牌号6007；
马来酸酐：从成都科龙试剂厂购买得到，分析纯；
氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐：从美国科腾(Kraton)公司购买得到，牌号KRATON1901；
氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)：从中石化岳阳石化分公司购买，牌号YH-503；
马来酸酐-苯乙烯无规共聚物：从上海日之升公司购买得到，牌号SAM-020；
聚苯醚接枝马来酸酐(PPO-g-MAH)：既可以通过购买市售产品获得，也可以通过中国专利CN 101824201的制备方法制备得到，还可以通过以下方法制备得到：
将1g过氧化二异丙苯，4g来酸酐充分溶解于100ml丙酮后，与100g聚苯醚均匀混合后在100℃真空烘箱中干燥6h后，加入双螺杆挤出机，在230～275℃下进行熔融挤出造粒，得到聚苯醚接枝马来酸酐(PPO-g-MAH)；
抗氧剂168、抗氧剂1010：从汽巴精化公司购买得到。
实施例1本发明复合材料的制备
(1)将聚苯醚置于真空烘箱中，于100℃下干燥4h，将MXD6置于真空烘箱中，于130℃下干燥6h；
(2)按照表1中指定的各组分和重量配比，将干燥后的聚苯醚、MXD6以及其他组分在高速混合器中混合均匀，转速1500rpm，混合时间6min，得到混合料；
(3)混合料经喂料口，送入双螺杆挤出机，熔融挤出：一区210～220℃，二区215～225℃，三区235～250℃，四区250～260℃，五区260～270℃，六区250～260℃，造粒，即得本发明的复合材料。
所述的双螺杆挤出机采用的型号为：同向双螺杆挤出机SHJ-20型(南京杰恩特机电有限公司)。
实施例2本发明复合材料的制备
按照表1中指定的各组分和重量配比重复实施例1的方法，得到复合材料。
实施例3本发明复合材料的制备
按照表1中指定的各组分和重量配比重复实施例1的方法，得到复合材料。
实施例4本发明复合材料的制备
按照表1中指定的各组分和重量配比重复实施例1的方法，得到复合材料。
实施例5本发明复合材料的制备
按照表1中指定的各组分和重量配比重复实施例1的方法，得到复合材料。
实施例6本发明复合材料的制备
按照表1中指定的各组分和重量配比重复实施例1的方法，得到复合材料。
实施例7本发明复合材料的制备
按照表1中指定的各组分和重量配比重复实施例1的方法，得到复合材料。
表1、实施例1～7指定的各组分和重量配比
将上述实施例所得复合材料置于真空烘箱中，于120℃下干燥4h，使用注塑机(温度为265℃)制成标准样条，进行如下性能测试：
拉伸性能：根据国标GB/T 1040-2006进行测试，拉力测试机：深圳市新三思材料检测公司，型号4104，拉伸速率50mm/min；
弯曲性能：根据国标GB/T 9341-2000进行测试，拉力测试机：深圳市新三思材料检测公司，型号4104，测试速率2mm/min；
冲击性能：根据国标GB/T 1043-2008进行测试，测试机：长春市新科实验仪器设备有限公司，型号XBJ-7.5/11；
测试结果见表2。
表2、实施例1～7所得复合材料的性能测试结果
上述结果表明，本发明的复合材料，具有良好的力学性能。
综上所述，与现有技术相比，本发明的复合材料，无需使用润滑剂，且增容剂等助剂的用量小，就可以达到良好的力学性能；同时，本发明复合材料的制备方法简便，便于操作，加工温度降低了50℃以上，能耗更小，经济效益好，非常适合产业化生产。

Claims (11)

1.一种复合材料组合物，其特征在于：它是由如下重量配比的组分组成：聚己二酰间苯二甲胺10～80份、聚苯醚10～80份、增容剂0～7份、增韧剂0～10份、填料0～45份；其中，所述增容剂与聚己二酰间苯二甲胺的重量比为0.08～0.125：1。
2.根据权利要求1所述的复合材料组合物，其特征在于：所述聚苯醚与聚己二酰间苯二甲胺的重量比为0.4～2：1。
3.根据权利要求2所述的复合材料组合物，其特征在于：所述聚苯醚与聚己二酰间苯二甲胺的重量比为0.4～1.25：1。
4.根据权利要求1所述的复合材料组合物，其特征在于：所述增韧剂与聚己二酰间苯二甲胺的重量比为0.08～0.125：1。
5.根据权利要求1所述的复合材料组合物，其特征在于：所述填料与聚己二酰间苯二甲胺的重量比为0～1：1。
6.根据权利要求5所述的复合材料组合物，其特征在于：所述填料与聚己二酰间苯二甲胺的重量比为0.006～0.01：1。
7.根据权利要求1～3任意一项所述的复合材料组合物，其特征在于：所述聚苯醚的特性粘度为0.2～0.5 dl/g。
8.根据权利要求1～6任意一项所述的复合材料组合物，其特征在于：所述的增容剂选自马来酸酐、丙烯酸脱水甘油酯、聚苯醚接枝马来酸酐、聚苯醚接枝丙烯酸脱水甘油酯、马来酸酐-苯乙烯无规共聚物中的任意一种或两种以上；所述的增韧剂选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐、氢化苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物中的任意一种或两种以上；所述的填料选自抗氧剂、阻燃剂、玻璃纤维、碳纤维、流动改性剂、增塑剂、收缩调节剂、光稳定剂、颜料、抗菌剂、抗静电剂、碳酸钙、玻璃微珠、云母粉、炭黑中的任意一种或两种以上；优选的，所述的填料为抗氧剂。
9.制备权利要求1～8任意一项所述复合材料组合物的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
①、取各种组分，混匀，得到混合料；
②、将步骤①所得混合料熔融挤出，造粒，即得。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：步骤②中，所述熔融挤出的温度为210～270℃。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：步骤②中，所述熔融挤出的温度程序为：一区210～220℃，二区215～225℃，三区235～250℃，四区250～260℃，五区260～270℃，六区250～260℃。
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