CN112679891B - 一种耐高温塑料板材的制备方法及其产品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温塑料板材的制备方法及其产品，通过对碳纤维表面进行浸润处理，并使用橡胶成分使之与聚四氟乙烯进行更有效的复合，将聚偏氟乙烯、碳纤维和N,N‑二甲基甲酰胺三种物料以配方中的质量比调成浆料，使聚偏氟乙烯充分溶解到N,N‑二甲基甲酰胺中，溶解温度80℃～90℃，之后再按配方质量比加入聚四氟乙烯、丁苯橡胶和阻燃剂，继续充分搅拌得到糊状物。将糊状物投入板材模具中进行热压，压力≥30MPa，烧结温度≤360℃，热压时间30～60分钟，所得板材即为耐高温塑料板材。经过高温耐受测试，力学性能损失在很小的范围内。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种耐高温塑料板材的制备方法及其产品。
背景技术
随着复合材料的不断开发，除了玻璃纤维增强塑料之外，又出现了碳纤维增强塑料、硼纤维增强塑料等。碳纤维是用粘胶丝、聚丙烯腈纤维和沥青丝等为原料，在300~1000℃下碳化而成的。碳纤维的直径极细，有7微米左右，但它的强度却异常的高。
碳纤维增强塑料在飞机、火箭、导弹、宇宙航行方面的应用已越来越广泛。它首先被用于飞机制造上，可减轻飞机的自重，提高飞行效率。用碳纤维增强塑料代替铝合金或钛合金，可使飞机的总重量减轻15%，如果使用等量的燃料，飞机能增加飞行距离10%，上升率增加10%，起飞时跑道可缩短15%。碳纤维具有高比强度、高比模量的特点, 且具有耐高温、耐腐蚀、密度小、抗疲劳、传热和热膨胀系数小等优异性能。碳纤维及其复合材料如今已经取得快速发展，广泛应用于运动器材、航空航天、医疗器械以及国防科工等领域。但因碳纤维基本属性为脆性材料，断裂伸长率低，耐磨性差，在加工及再生产的过程中，会反复经受到拉伸、摩擦和冲击等作用，这势必造成断丝、毛丝量增加等，将严重影响碳纤维的可织性，导致碳纤维强度的降低，并影响树脂基体对碳纤维的浸润，使碳纤维复合材料制品的力学性能下降。
本发明旨在通过对碳纤维表面进行浸润处理，并使用橡胶成分使之与聚四氟乙烯进行更有效的复合。
发明内容
本发明目的在于提供一种耐高温塑料板材的制备方法。
本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的耐高温塑料板材产品。
本发明目的提供下述方案实现：一种耐高温塑料板材的制备方法，其特征在于通过对碳纤维表面进行浸润处理，并使用橡胶成分使之与聚四氟乙烯进行更有效的复合，该方法的配方如下：
聚偏氟乙烯(PVDF) 23～37份
N,N-二甲基甲酰胺(DMF) 100份
碳纤维 2～7份
聚四氟乙烯(PTFE) 46～74份
丁苯橡胶 46～74份
阻燃剂 0.5份
制备过程：将聚偏氟乙烯、碳纤维和N,N-二甲基甲酰胺三种物料以配方中的质量比调成浆料，使聚偏氟乙烯充分溶解到N,N-二甲基甲酰胺中，溶解温度80℃～90℃，之后再按配方质量比加入聚四氟乙烯、丁苯橡胶和阻燃剂，继续充分搅拌得到糊状物。将糊状物投入板材模具中进行热压，压力≥30MPa，烧结温度≤360℃，热压时间30～60分钟，所得板材即为耐高温塑料板材。
所用的聚偏氟乙烯分子量范围为50万～60万。
所用的碳纤维直径为5～7μm。
所用聚四氟乙烯粉的颗粒粒径≤10μm。
所用的丁苯橡胶需要预先低温粉碎至200目以下。
所用的阻燃剂为无卤阻燃剂。
本发明还提供了一种耐高温塑料板材，根据上述任一所述方法制备得到，所得板材具有优良的高温稳定性，在马弗炉300℃下保持1小时，热重损失不超过2%，拉伸强度和弯曲强度损失不超过3%。
碳纤维具有高比强度、高比模量的特点，且具有耐高温、耐腐蚀、密度小、抗疲劳、传热和热膨胀系数小等优异性能。但因碳纤维基本属性为脆性材料, 断裂伸长率低, 耐磨性差, 在加工及再生产的过程中，会反复经受到拉伸、摩擦和冲击等作用，这势必造成断丝、毛丝量增加等，将严重影响碳纤维的可织性，导致碳纤维强度的降低，并影响树脂基体对碳纤维的浸润，使碳纤维复合材料制品的力学性能下降。
具体实施方式
本发明通过下面的具体实例进行详细描述，但本发明的保护范围不受限于这些实施例。
实施例1：
一种耐高温塑料板材，通过对碳纤维表面进行浸润处理，并使用橡胶成分使之与聚四氟乙烯进行更有效的复合，该方法的配方如下：
聚偏氟乙烯(PVDF) 250g
N,N-二甲基甲酰胺(DMF) 1000g
碳纤维20g
聚四氟乙烯(PTFE) 700g
丁苯橡胶700g
阻燃剂5g，
制备步骤为：将250g聚偏氟乙烯PVDF、20g碳纤维加入到1000gN,N-二甲基甲酰胺中加热搅拌，加热温度82℃，待聚偏氟乙烯PVDF充分溶解后，加入700g聚四氟乙烯PTFE、700g丁苯橡胶和5g阻燃剂继续搅拌至糊状，投入到磨具中进行热压，压力30Mpa，加热温度350℃，保持30分钟，得到耐高温板材，进行热重和力学测试，测试方式为：将样品板材放入马弗炉300℃恒温处理1小时，分别测量恒温前后样品的重量和拉伸/弯曲强度，进行损失率计算。其测试结果详见表1。所得板材具有优良的高温稳定性，热重损失1.8%，拉伸强度损失2.7%和弯曲强度损失2.8。
实施例2：
一种耐高温塑料板材，配方如下：
聚偏氟乙烯(PVDF) 300g
N,N-二甲基甲酰胺(DMF) 1000g
碳纤维40g
聚四氟乙烯(PTFE) 550g
丁苯橡胶550g
阻燃剂5g，
制备步骤为：取聚偏氟乙烯(PVDF)300g、碳纤维40g加入到1000gN,N-二甲基甲酰胺中加热搅拌，加热温度85℃，待聚偏氟乙烯充分溶解后，加入550g聚四氟乙烯、550g丁苯橡胶和5g阻燃剂继续搅拌至糊状，投入到磨具中进行热压，压力32Mpa，加热温度352℃，保持45分钟，得到耐高温板材，进行热重和力学测试，测试方式为：将样品板材放入马弗炉300℃恒温处理1小时，分别测量恒温前后样品的重量和拉伸/弯曲强度，进行损失率计算。其测试结果详见表1。所得板材具有优良的高温稳定性，热重损失1.85%，拉伸强度损失2.9%和弯曲强度损失2.6。
实施例3：
一种耐高温塑料板材，配方如下：
聚偏氟乙烯(PVDF) 350g
N,N-二甲基甲酰胺(DMF) 1000g
碳纤维60g
聚四氟乙烯(PTFE) 480g
丁苯橡胶480g
阻燃剂5g，
制备步骤为：取聚偏氟乙烯350g、碳纤维60g加入到1000gN,N-二甲基甲酰胺中加热搅拌，加热温度90℃，待聚偏氟乙烯充分溶解后，加入480g聚四氟乙烯、480g丁苯橡胶和5g阻燃剂继续搅拌至糊状，投入到磨具中进行热压，压力35Mpa，加热温度355℃，保持60分钟，得到耐高温板材，进行热重和力学测试，测试方式为：将样品板材放入马弗炉300℃恒温处理1小时，分别测量恒温前后样品的重量和拉伸/弯曲强度，进行损失率计算。其测试结果详见表1。所得板材具有优良的高温稳定性，热重损失1.7%，拉伸强度损失2.8%和弯曲强度损失2.1，
Claims (7)
1.一种耐高温塑料板材的制备方法，其特征在于通过对碳纤维表面进行浸润处理，并使用橡胶成分使之与聚四氟乙烯进行更有效的复合，该方法的配方如下：
聚偏氟乙烯(PVDF) 23～37份
N,N-二甲基甲酰胺(DMF) 100份
碳纤维 2～7份
聚四氟乙烯(PTFE) 46～74份
丁苯橡胶 46～74份
阻燃剂 0.5份
制备过程：将聚偏氟乙烯、碳纤维和N,N-二甲基甲酰胺三种物料以配方中的质量比调成浆料，使聚偏氟乙烯充分溶解到N,N-二甲基甲酰胺中，溶解温度80℃～90℃，之后再按配方质量比加入聚四氟乙烯、丁苯橡胶和阻燃剂，继续充分搅拌得到糊状物； 将糊状物投入板材模具中进行热压，压力≥30MPa，烧结温度≤360℃，热压时间30～60分钟，所得板材即为耐高温塑料板材。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温塑料板材的制备方法，其特征在于所用的聚偏氟乙烯分子量范围为50万～60万。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温塑料板材的制备方法，其特征在于所用的碳纤维直径为5～7μm。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温塑料板材的制备方法，其特征在于所用聚四氟乙烯粉的颗粒粒径≤10μm。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温塑料板材的制备方法，其特征在于所用的丁苯橡胶需要预先低温粉碎至200目以下。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温塑料板材的制备方法，其特征在于所用的阻燃剂为无卤阻燃剂。
7.一种耐高温塑料板材，其特征在于根据权利要求1-6任一所述方法制备得到，所得板材具有优良的高温稳定性，在马弗炉300℃下保持1小时，热重损失不超过2%，拉伸强度和弯曲强度损失不超过3%。
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