CN108912600A - 一种纤维增强peek/ppa合金材料及其制备方法 - Google Patents

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李�杰
陈俊琛
黄骥
肖世英
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Abstract

本发明公开了一种纤维增强PEEK/PPA合金材料，该材料包含20‑70重量份PEEK、20‑70重量份PPA、1‑60重量份纤维、2‑20重量份增韧剂、1‑10重量份相容剂以及至少0.1重量份抗氧剂和任选的其他添加剂，制备方法为将以上各成分混合均匀后，通过挤出机挤出造粒，挤出机温度设置为330‑360℃，测试物理性能及表面效果。该PEEK/PPA合金材料兼具两者的优良性能，提升PEEK的加工性和耐化学性，且降低材料的成本，具有比单一产品更为广泛的应用领域。

Description

一种纤维增强PEEK/PPA合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子塑料改性技术领域，具体涉及一种纤维增强PEEK/PPA合金材料及其制备方法。
背景技术
聚醚醚酮(PEEK)树脂是一种性能优异的特种工程塑料，与其他特种工程塑料相比，PEEK树脂具有更多的显著优势，如长效耐高温、机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离、耐磨等，可广泛用于高端的机械、核工程和航空航天等科技领域。然而，由于PEEK加工温度太高、价格昂贵且耐溶剂性差，大大限制了PEEK的应用。
PPA是一种分子链中含二胺结构的高分子材料，具有耐高温、机械性能良好、强度高、韧度好、硬度高、耐化学腐蚀、抗开裂等优异性能。由于 PPA在高温和高湿环境下仍能保持强度和硬度，故可在传统尼龙和聚酯所无法使用的领域替代金属材料。此外, PPA塑料还具有良好的可加工性，且注塑循环时间短。
基于此，将PEEK和PPA两种材料进行结合，可使合金材料兼具两者的优良性能，提升PEEK的加工性和耐化学性，且降低材料的成本，使PEEK/PPA合金材料具有比单一产品更为广泛的应用领域。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种纤维增强PEEK/PPA合金材料及其制备方法，材料韧性良好，具有高耐温、高强度、耐化学腐蚀、耐溶剂、耐应力开裂和优良加工性能的性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种纤维增强PEEK/PPA合金材料，包含重量百分比的如下组分： 20-70wt.%的PEEK(A)、20-70wt.%PPA(B)、2-20wt.%的增韧剂(C)、1-10 wt.%的相容剂(D)、1-60 wt.%的纤维（E）， 以及至少0.1 wt.%的抗氧剂和任选的其他添加剂。
为实现上述目的，本发明所采取的制备方法是：将树脂和除了纤维以外的各种助剂加入反应釜搅拌混匀，搅拌速度1800-2000转/分钟；再与侧喂的纤维经双螺杆挤出进行熔融挤出；然后经造粒机切粒即可得该组合物，挤出温度为330～360℃，生成的粒料在150℃烘箱中干燥4小时；最后通过注塑成型，测试物理性能。
所述组分A可以是一种PEEK，也可以是不同类别的多种PEEK的混合物。
所述组分B可以是一种PPA，也可以是不同类别的多种PPA的混合物，如PA6T、PA4T、PA9T、PA10T、MAXD6等中的一种或几种，包括但不限于此。
所述组分C可以是一种增韧剂，也可以是不同类别的多种增韧剂的混合物，如POE、EPDM、天然橡胶、合成橡胶或其他具有高冲击韧性的材料等中的一种或几种，包括但不限于此。
所述组分D可以是一种相容剂，也可以是不同类别的多种相容剂的混合物，如含环氧基团的接枝物、马来酸酐接枝物、PPA共聚物等中的一种或几种，包括但不限于此。
所述组分E可以是一种纤维，也可以是不同类别的多种纤维的混合物，如玻璃纤维、碳纤维、硅灰石纤维、金属纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维（锦纶或尼龙）、聚乙烯醇纤维（维纶）、聚丙烯腈纤维（腈纶）、聚丙烯纤维（丙纶）、聚氯乙烯纤维（氯纶种子纤维、韧皮纤维、叶纤维、果实纤维、硼纤维等中的一种或几种，所述纤维可以是表面处理的也可以是非处理的，表面处理可以是环氧硅烷处理，也可以是钛酸酯处理，包括但不限于此。
所述添加剂至少包含0.1份抗氧剂，还可任选一种或多种其他添加剂，如热稳定剂、光稳定剂、脱模剂、润滑剂、流动促进剂等。
本发明的有益效果是：
本发明所述的一种纤维增强PEEK/PPA合金材料及其制备方法，材料韧性良好，具有高耐温、高强度、耐化学腐蚀、耐溶剂、耐应力开裂和优良加工性能的性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
以下各成分所占重量百分比为：A为10%，B 为19.9%，C为10% ,D为10%，E 为50%，0.1%抗氧剂和润滑剂。
实施例2
以下各成分所占重量百分比为：A为19.8%，B 为45%，C为2% ,D为3%，E 为30%，0.2%抗氧剂和光稳定剂。
对比实施例一为在实施例一中不添加纤维。
对比实施例二为在实施例一中不添加相容剂。
将以上各成分高速混合均匀后，通过挤出机挤出造粒，挤出机温度设置为330-360℃；通过注塑机制得符合ISO标准的样条，注塑机温度设置为370℃，模具温度设置为180℃。
根据ISO179测试材料的冲击性能，根据ISO178测试材料的弯曲模量，根据ISO527测试材料的拉伸性能。
测试结果为：
实施例1冲击强度为15KJ/m2，弯曲模量为20000Mpa，拉伸强度为200Mpa。
实施例2冲击强度为10KJ/ m2，弯曲模量为11000Mpa，拉伸强度为180Mpa。
对比实施例1冲击强度为5KJ/ m2，弯曲模量为4000Mpa，拉伸强度为80Mpa。
对比实施例2冲击强度为8KJ/ m2，弯曲模量为12000Mpa，拉伸强度为130Mpa。

Claims (10)

1.一种纤维增强PEEK/PPA合金材料，其特征在于：包含重量百分比的如下组分： 20-70wt.%的PEEK、20-70wt.%的PPA、2-20wt.%的增韧剂、1-10 wt.%的相容剂、1-60 wt.%的纤维， 以及至少0.1 wt.%的抗氧剂和任选的其他添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种纤维增强PEEK/PPA合金材料，其特征在于：所述组分A为一种PEEK或者是不同类别的多种PEEK的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种纤维增强PEEK/PPA合金材料，其特征在于：所述组分B为PA6T、PA4T、PA9T、PA10T、MAXD6中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种纤维增强PEEK/PPA合金材料，其特征在于：所述组分C为POE、EPDM、天然橡胶、合成橡胶中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种纤维增强PEEK/PPA合金材料，其特征在于：所述组分D为含环氧基团的接枝物、马来酸酐接枝物、PPA共聚物中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种纤维增强PEEK/PPA合金材料，其特征在于：所述组分E为玻璃纤维、碳纤维、硅灰石纤维、金属纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、氯纶种子纤维、韧皮纤维、叶纤维、果实纤维、硼纤维中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求6所述的一种纤维增强PEEK/PPA合金材料，其特征在于：所述纤维可以是表面处理的也可以是非处理的。
8.根据权利要求7所述的一种纤维增强PEEK/PPA合金材料，其特征在于：所述纤维表面处理是环氧硅烷处理或者钛酸酯处理。
9.根据权利要求1所述的一种纤维增强PEEK/PPA合金材料，其特征在于：所述添加剂至少包含0.1份抗氧剂，还可任选一种或多种其他添加剂，如热稳定剂、光稳定剂、脱模剂、润滑剂或流动促进剂。
10.根据权利要求1所述的一种纤维增强PEEK/PPA合金材料的制备方法是：先将树脂和除了纤维以外的各种助剂加入反应釜搅拌混匀，搅拌速度1800-2000转/分钟；再与侧喂的纤维经双螺杆挤出进行熔融挤出；然后经造粒机切粒即可得该组合物，挤出温度为330～360℃，生成的粒料在150℃烘箱中干燥4小时；最后通过注塑成型，测试物理性能。
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