CN109627682A - 一种聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法。包括如下步骤：按重量份将聚醚醚酮、改性聚四氟乙烯树脂、鲸蜡基甘油基醚/甘油共聚物、氯化‑1‑乙烯基‑3‑甲基‑1H‑咪唑与1‑乙烯基‑2‑吡咯烷酮的聚合物、硼纤维、纤维素纳米晶须、环氧树脂加入至混料机中，高速搅拌，然后向搅拌均匀的混合物料中依次加入二丁锡双(1‑硫甘油)、硬脂酸甘油酯和增塑剂，继续高速搅拌，然后进行低速搅拌，得到混合料；将得到的混合料转移至空气循环炉中进行烘干，然后在高温注塑机中注塑成型，得到所述聚醚醚酮树脂复合材料。

Description

一种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技术领域，具体涉及一种聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法。
背景技术
聚醚醚酮树脂是一种高结晶性的芳族线性热塑性特种树脂。它兼具有芳香族热固性树脂的耐热性、化学稳定性及热塑性树脂的易加工等特性，综合性能优良，通常采用注射成型、挤出成型、模压成型、吹塑成型等方法加工成型。为了满足制造高精度、耐热、耐腐蚀、耐磨损、抗疲劳和抗冲击零部件的要求，对聚醚醚酮树脂进行共混、填充、纤维复合等增强改性处理，以得到性能更加优异的聚醚醚酮树脂复合材料。
CN108219360A公开了一种医用聚醚醚酮复合材料及其制备方法，包括以下重量份原材料制备得到：45-55份的聚醚醚酮、30-45份的羟基磷灰石、3-6份的聚乙烯醇、2-5份的聚氨酯、2-5份的聚氨基酸；该复合材料通过聚氨基酸对羟基磷灰石进行处理和聚乙烯醇对聚醚醚酮的微交联改性而使复合材料在不显著降低力学性能的前提下，添加的羟基磷灰石量更大；该复合材料制成的骨科植入物具有更好的生物活性和力学性能，对解决医学中植入体的临床问题具有积极作用。
CN109021494A公开了一种石墨烯改性聚醚醚酮复合材料及其制备方法，该材料包括聚醚醚酮67-89.7%、石墨烯0.1-1%、碳纳米管0.1-1%、聚四氟乙烯5-15%、纳米二氧化硅0.1-1%及对位聚苯酚5-15%；制法为将各原料超声分散于有机溶剂中，搅拌均匀制得粉料，随后将该粉料热压烧结即可。
目前，汽车制造以及仪器制造业都有着轻质化的趋势，以高分子材料替代产品中的金属材料是一种可行的方法。具有良好耐热性和电绝缘性优点的聚醚醚酮复合材料非常适合应用于汽车工业、电器、仪器制造工业等领域，现有的聚醚醚酮复合材料的力学性能仍有较大的上升空间，增强聚醚醚酮复合材料的相关性能有利于扩大聚醚醚酮材料的应用范围。
发明内容
为了克服背景技术中存在的不足，本发明提供一种聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法。
本发明所用的技术方案为：
一种聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚醚醚酮25-40重量份、改性聚四氟乙烯树脂5-10重量份、鲸蜡基甘油基醚/甘油共聚物0.2-0.6重量份、氯化-1-乙烯基-3-甲基-1H-咪唑与1-乙烯基-2-吡咯烷酮的聚合物0.1-0.6重量份、硼纤维8-15重量份、纤维素纳米晶须1-6重量份、环氧树脂5-10重量份加入至混料机中，在155-165℃下高速搅拌，搅拌速度为550-650转/分钟，搅拌时间为30-40min，然后向搅拌均匀的混合物料中依次加入二丁锡双(1-硫甘油)1-5重量份、硬脂酸甘油酯0.5-1.5重量份和增塑剂0.5-2重量份，继续高速搅拌5-10min，然后进行低速搅拌，搅拌速度为120-150转/分钟，搅拌10-20min，停止搅拌，得到混合料；
（2）将步骤(1)得到的混合料转移至空气循环炉中进行烘干，并在150-160℃下放置2-3h，然后在高温注塑机中注塑成型，注塑成型机的加料口温度保持在75-85℃之间，浇口套的温度控制在350-380℃，得到所述聚醚醚酮树脂复合材料。
所述改性聚四氟乙烯树脂按照如下方法进行制备：
将乳化剂20-25重量份、乙酸0.2-0.8重量份、石蜡15-20重量份、全氟乙基乙烯基醚0.05-0.15重量份、3-氨基磺酰基-4-吡啶磺酸0.05-0.15重量份、三[二(三甲基硅烷基)酰胺]镓0.05-0.15重量份、5-溴-1-甲磺酰基-2,3-二氢-1H-吲哚0.02-0.06重量份、去离子水350-500重量份加入到反应釜中，抽真空，氮气置换，然后升温至65-70℃，加入四氟乙烯单体120-130重量份和过氧化丁二酸0.05-0.12重量份进行反应，反应结束后进行降温，分离出石蜡，然后将物料放入凝聚器中，在32-35℃下凝聚15-20min，收集上层凝聚物并在175-180℃下干燥12-15h，即得改性聚四氟乙烯树脂。
所述乳化剂为全氟辛酸铵或全氟辛基磺酸钾。
所述增塑剂为邻苯二甲酸酯、环氧大豆油、苯三酸酯中的任一种。
所述烘干的温度为80-95℃，干燥的时间为1-3h。
本发明提供了一种聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法，采用经改性的聚四氟乙烯树脂、环氧树脂以及纤维材料与聚醚醚酮树脂复合，在保留聚醚醚酮树脂材料良好的耐热性和电绝缘性的前提下，具有良好的抗冲击性能和抗拉伸性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步详述，本发明的保护范围不受以下实施例限制。
实施例1
一种聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚醚醚酮35重量份、改性聚四氟乙烯树脂8重量份、鲸蜡基甘油基醚/甘油共聚物0.3重量份、氯化-1-乙烯基-3-甲基-1H-咪唑与1-乙烯基-2-吡咯烷酮的聚合物0.2重量份、硼纤维13重量份、纤维素纳米晶须4重量份、环氧树脂8重量份加入至混料机中，在160℃下高速搅拌，搅拌速度为600转/分钟，搅拌时间为35min，然后向搅拌均匀的混合物料中依次加入二丁锡双(1-硫甘油)3重量份、硬脂酸甘油酯1重量份和苯三酸酯1.5重量份，继续高速搅拌8min，然后进行低速搅拌，搅拌速度为130转/分钟，搅拌15min，停止搅拌，得到混合料；
所述改性聚四氟乙烯树脂按照如下方法进行制备：
将全氟辛酸铵23重量份、乙酸0.6重量份、石蜡18重量份、全氟乙基乙烯基醚0.1重量份、3-氨基磺酰基-4-吡啶磺酸0.07重量份、三[二(三甲基硅烷基)酰胺]镓0.08重量份、5-溴-1-甲磺酰基-2,3-二氢-1H-吲哚0.04重量份、和去离子水400重量份加入到反应釜中，抽真空，氮气置换，然后升温至67℃，加入四氟乙烯单体125重量份和过氧化丁二酸0.1重量份进行反应，反应结束后进行降温，分离出石蜡，然后将物料放入凝聚器中，在34℃下凝聚16min，收集上层凝聚物并在177℃下干燥13h，即得改性聚四氟乙烯树脂；
（2）将步骤(1)得到的混合料转移至空气循环炉中进行烘干，所述烘干的温度为85℃，干燥的时间为2h，并在155℃下放置2.5h，然后在高温注塑机中注塑成型，注塑成型机的加料口温度保持在80℃之间，浇口套的温度控制在365℃，得到所述聚醚醚酮树脂复合材料。
使用标准GB/T1040-2006提供的方法检验所得样品的拉伸强度为224MPa，使用标准GB/T 1043.1-2008提供的方法检验所得样品的冲击强度为12.25KJ/m2。
实施例2
一种聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚醚醚酮25重量份、改性聚四氟乙烯树脂5重量份、鲸蜡基甘油基醚/甘油共聚物0.2重量份、氯化-1-乙烯基-3-甲基-1H-咪唑与1-乙烯基-2-吡咯烷酮的聚合物0.1重量份、硼纤维8重量份、纤维素纳米晶须1重量份、环氧树脂5重量份加入至混料机中，在155℃下高速搅拌，搅拌速度为550转/分钟，搅拌时间为30min，然后向搅拌均匀的混合物料中依次加入二丁锡双(1-硫甘油)1重量份、硬脂酸甘油酯0.5重量份和环氧大豆油0.5重量份，继续高速搅拌5min，然后进行低速搅拌，搅拌速度为120转/分钟，搅拌10min，停止搅拌，得到混合料；
所述改性聚四氟乙烯树脂按照如下方法进行制备：
将全氟辛酸铵20重量份、乙酸0.2重量份、石蜡15重量份、全氟乙基乙烯基醚0.05重量份、3-氨基磺酰基-4-吡啶磺酸0.05重量份、三[二(三甲基硅烷基)酰胺]镓0.05重量份、5-溴-1-甲磺酰基-2,3-二氢-1H-吲哚0.02重量份、去离子水350重量份加入到反应釜中，抽真空，氮气置换，然后升温至65℃，加入四氟乙烯单体120重量份和过氧化丁二酸0.05重量份进行反应，反应结束后进行降温，分离出石蜡，然后将物料放入凝聚器中，在32℃下凝聚15min，收集上层凝聚物并在175℃下干燥12h，即得改性聚四氟乙烯树脂；
（2）将步骤(1)得到的混合料转移至空气循环炉中进行烘干，所述烘干的温度为80℃，干燥的时间为1h，并在150℃下放置2h，然后在高温注塑机中注塑成型，注塑成型机的加料口温度保持在75℃之间，浇口套的温度控制在350℃，得到所述聚醚醚酮树脂复合材料。
使用标准GB/T1040-2006提供的方法检验所得样品的拉伸强度为215MPa，使用标准GB/T 1043.1-2008提供的方法检验所得样品的冲击强度为12.13KJ/m2。
实施例3
一种聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚醚醚酮40重量份、改性聚四氟乙烯树脂10重量份、鲸蜡基甘油基醚/甘油共聚物0.6重量份、氯化-1-乙烯基-3-甲基-1H-咪唑与1-乙烯基-2-吡咯烷酮的聚合物0.6重量份、硼纤维15重量份、纤维素纳米晶须6重量份、环氧树脂10重量份加入至混料机中，在165℃下高速搅拌，搅拌速度为650转/分钟，搅拌时间为40min，然后向搅拌均匀的混合物料中依次加入二丁锡双(1-硫甘油)5重量份、硬脂酸甘油酯1.5重量份和邻苯二甲酸酯2重量份，继续高速搅拌10min，然后进行低速搅拌，搅拌速度为150转/分钟，搅拌20min，停止搅拌，得到混合料；
所述改性聚四氟乙烯树脂按照如下方法进行制备：
将全氟辛基磺酸钾25重量份、乙酸0.8重量份、石蜡20重量份、全氟乙基乙烯基醚0.15重量份、3-氨基磺酰基-4-吡啶磺酸0.15重量份、三[二(三甲基硅烷基)酰胺]镓0.15重量份、5-溴-1-甲磺酰基-2,3-二氢-1H-吲哚0.06重量份、去离子水500重量份加入到反应釜中，抽真空，氮气置换，然后升温至70℃，加入四氟乙烯单体130重量份和过氧化丁二酸0.12重量份进行反应，反应结束后进行降温，分离出石蜡，然后将物料放入凝聚器中，在35℃下凝聚20min，收集上层凝聚物并在180℃下干燥15h，即得改性聚四氟乙烯树脂；
（2）将步骤(1)得到的混合料转移至空气循环炉中进行烘干，所述烘干的温度为95℃，干燥的时间为3h，并在160℃下放置3h，然后在高温注塑机中注塑成型，注塑成型机的加料口温度保持在85℃之间，浇口套的温度控制在380℃，得到所述聚醚醚酮树脂复合材料。
使用标准GB/T1040-2006提供的方法检验所得样品的拉伸强度为232MPa，使用标准GB/T 1043.1-2008提供的方法检验所得样品的冲击强度为12.44KJ/m2。
实施例4
一种聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚醚醚酮35重量份、改性聚四氟乙烯树脂8重量份、鲸蜡基甘油基醚/甘油共聚物0.3重量份、氯化-1-乙烯基-3-甲基-1H-咪唑与1-乙烯基-2-吡咯烷酮的聚合物0.5重量份、硼纤维13重量份、纤维素纳米晶须5重量份、环氧树脂8.5重量份加入至混料机中，在160℃下高速搅拌，搅拌速度为625转/分钟，搅拌时间为35min，然后向搅拌均匀的混合物料中依次加入二丁锡双(1-硫甘油)4重量份、硬脂酸甘油酯1.2重量份和邻苯二甲酸酯1.8重量份，继续高速搅拌7min，然后进行低速搅拌，搅拌速度为150转/分钟，搅拌15min，停止搅拌，得到混合料；
所述改性聚四氟乙烯树脂按照如下方法进行制备：
将全氟辛基磺酸钾23重量份、乙酸0.6重量份、石蜡18重量份、全氟乙基乙烯基醚0.12重量份、3-氨基磺酰基-4-吡啶磺酸0.14重量份、三[二(三甲基硅烷基)酰胺]镓0.1重量份、5-溴-1-甲磺酰基-2,3-二氢-1H-吲哚0.05重量份、去离子水450重量份加入到反应釜中，抽真空，氮气置换，然后升温至68℃，加入四氟乙烯单体125重量份和过氧化丁二酸0.08重量份进行反应，反应结束后进行降温，分离出石蜡，然后将物料放入凝聚器中，在35℃下凝聚17min，收集上层凝聚物并在180℃下干燥12h，即得改性聚四氟乙烯树脂；
（2）将步骤(1)得到的混合料转移至空气循环炉中进行烘干，所述烘干的温度为85℃，干燥的时间为2.5h，并在155℃下放置2.5h，然后在高温注塑机中注塑成型，注塑成型机的加料口温度保持在85℃之间，浇口套的温度控制在370℃，得到所述聚醚醚酮树脂复合材料。
使用标准GB/T1040-2006提供的方法检验所得样品的拉伸强度为230MPa，使用标准GB/T 1043.1-2008提供的方法检验所得样品的冲击强度为12.33KJ/m2。
对比例1
在制备聚醚醚酮树脂复合材料的环节中不添加硼纤维，其它同实施例1。
使用标准GB/T1040-2006提供的方法检验所得样品的拉伸强度为188MPa，使用标准GB/T 1043.1-2008提供的方法检验所得样品的冲击强度为10.25KJ/m2。
对比例2
在制备聚醚醚酮树脂复合材料的环节中不添加改性聚四氟乙烯树脂，其它同实施例1。
使用标准GB/T1040-2006提供的方法检验所得样品的拉伸强度为192MPa，使用标准GB/T 1043.1-2008提供的方法检验所得样品的冲击强度为10.46KJ/m2。
对比例3
在制备聚醚醚酮树脂复合材料的环节中不添加纤维素纳米晶须，其它同实施例1。
使用标准GB/T1040-2006提供的方法检验所得样品的拉伸强度为184MPa，使用标准GB/T 1043.1-2008提供的方法检验所得样品的冲击强度为10.39KJ/m2。
对比例4
在制备改性聚四氟乙烯树脂的过程中不添加3-氨基磺酰基-4-吡啶磺酸，其它同实施例1。
使用标准GB/T1040-2006提供的方法检验所得样品的拉伸强度为209MPa，使用标准GB/T 1043.1-2008提供的方法检验所得样品的冲击强度为11.54KJ/m2。
对比例5
在制备改性聚四氟乙烯树脂的过程中不添加三[二(三甲基硅烷基)酰胺]镓，其它同实施例1。
使用标准GB/T1040-2006提供的方法检验所得样品的拉伸强度为207MPa，使用标准GB/T 1043.1-2008提供的方法检验所得样品的冲击强度为11.39KJ/m2。
对比例6
在制备聚醚醚酮树脂复合材料的过程中不添加氯化-1-乙烯基-3-甲基-1H-咪唑与1-乙烯基-2-吡咯烷酮的聚合物，其它同实施例1。
使用标准GB/T1040-2006提供的方法检验所得样品的拉伸强度为210MPa，使用标准GB/T 1043.1-2008提供的方法检验所得样品的冲击强度为11.45KJ/m2。
对比例4
在制备改性聚四氟乙烯树脂的过程中不添加5-溴-1-甲磺酰基-2,3-二氢-1H-吲哚，其它同实施例1。
使用标准GB/T1040-2006提供的方法检验所得样品的拉伸强度为209MPa，使用标准GB/T 1043.1-2008提供的方法检验所得样品的冲击强度为11.42KJ/m2。

Claims (5)

1.一种聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将聚醚醚酮25-40重量份、改性聚四氟乙烯树脂5-10重量份、鲸蜡基甘油基醚/甘油共聚物0.2-0.6重量份、氯化-1-乙烯基-3-甲基-1H-咪唑与1-乙烯基-2-吡咯烷酮的聚合物0.1-0.6重量份、硼纤维8-15重量份、纤维素纳米晶须1-6重量份、环氧树脂5-10重量份加入至混料机中，在155-165℃下高速搅拌，搅拌速度为550-650转/分钟，搅拌时间为30-40min，然后向搅拌均匀的混合物料中依次加入二丁锡双(1-硫甘油)1-5重量份、硬脂酸甘油酯0.5-1.5重量份和增塑剂0.5-2重量份，继续高速搅拌5-10min，然后进行低速搅拌，搅拌速度为120-150转/分钟，搅拌10-20min，停止搅拌，得到混合料；
（2）将步骤(1)得到的混合料转移至空气循环炉中进行烘干，并在150-160℃下放置2-3h，然后在高温注塑机中注塑成型，注塑成型机的加料口温度保持在75-85℃之间，浇口套的温度控制在350-380℃，得到所述聚醚醚酮树脂复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法，其特征在于，所述改性聚四氟乙烯树脂按照如下方法进行制备：
将乳化剂20-25重量份、乙酸0.2-0.8重量份、石蜡15-20重量份、全氟乙基乙烯基醚0.05-0.15重量份、3-氨基磺酰基-4-吡啶磺酸0.05-0.15重量份、三[二(三甲基硅烷基)酰胺]镓0.05-0.15重量份、5-溴-1-甲磺酰基-2,3-二氢-1H-吲哚0.02-0.06重量份、去离子水350-500重量份加入到反应釜中，抽真空，氮气置换，然后升温至65-70℃，加入四氟乙烯单体120-130重量份和过氧化丁二酸0.05-0.12重量份进行反应，反应结束后进行降温，分离出石蜡，然后将物料放入凝聚器中，在32-35℃下凝聚15-20min，收集上层凝聚物并在175-180℃下干燥12-15h，即得改性聚四氟乙烯树脂。
3.根据权利要求2所述的一种聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法，其特征在于：所述乳化剂为全氟辛酸铵或全氟辛基磺酸钾。
4.根据权利要求1所述的一种聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯、环氧大豆油、苯三酸酯中的任一种。
5.根据权利要求1所述的一种聚醚醚酮树脂复合材料及其制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为80-95℃，干燥的时间为1-3h。
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