CN113308114A

CN113308114A - 一种成型稳固的改性pei聚醚酰亚胺聚合物及其制备工艺

Info

Publication number: CN113308114A
Application number: CN202110615782.XA
Authority: CN
Inventors: 谢玉辉; 童大山
Original assignee: Guangzhou Souliao Information Technology Co ltd
Current assignee: Guangzhou Souliao Information Technology Co ltd
Priority date: 2021-06-02
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2021-08-27

Abstract

本发明属于树脂改性的技术领域，具体涉及一种成型稳固的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物及其制备工艺。所述PEI聚醚酰亚胺聚合物的组分包括聚醚酰亚胺树脂、短切纤维、改性玻璃纤维、树脂纤维、液体橡胶以及偶联剂；所述改性玻璃纤维为采用成核剂、聚醋酸乙烯以及玻璃纤维反应得到；其制备为采用的改性玻璃纤维增强聚合物的内部结构的稳定，以及结合液体橡胶以及树脂纤维均有助于增强聚合物的强度、韧性、尺寸稳定性和耐温性等性能，形成结构稳定、成型良好的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物，适用于电子元器件、结构件等材料的应用，制备步骤简易，适于产业化。

Description

一种成型稳固的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物及其制备工艺

技术领域

本发明属于树脂改性的技术领域，具体涉及一种成型稳固的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物及其制备工艺。

背景技术

聚醚酰亚胺(Polyetherimide，简称PEI)是无定形聚醚酰亚胺所制造的超级工程塑料，具有最佳之耐高温及尺寸稳定性，以及抗化学性、阻燃、电气性、高强度、高刚性等等，PEI树脂可广泛应用耐高温端子，IC底座、照明设备、FPCB(软性线路板)、液体输送设备、飞机内部零件、医疗设备和家用电器等。

PEI于1970年由美国GE公司研制成功，并在1982年实现工业化声场，该公司采用增强和改性的方法，使得PEI发展成12个系列50多个品种，包括通用、增强、耐磨、耐高温等多种用途的系列产品。1980年，我国国内成功研制出PEI树脂以及具有增强作用的塑料，其性能基本上达到国外同类产品的性能，聚醚酰亚胺是一种性能非常优异的热塑性高分子材料，在许多领域得到了广泛应用，但是目前，我国的PEI的产业化生产还较少，大多依赖进口，但由于PEI加工成型温度较高，对其成型工艺和应用研究较少，影响了PEI在国内的推广和应用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种成型稳固的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物及其制备工艺，所采用的改性玻璃纤维增强聚合物的内部结构的稳定，以及结合液体橡胶以及树脂纤维均有助于增强聚合物的强度、韧性、尺寸稳定性和耐温性等性能，形成结构稳定、成型良好的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物。

本发明的技术内容如下：

本发明提供了一种成型稳固的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物，所述PEI聚醚酰亚胺聚合物的组分包括聚醚酰亚胺树脂、短切纤维、改性玻璃纤维、树脂纤维、液体橡胶以及偶联剂；

按质量分数计，所述聚醚酰亚胺树脂占40～50％、短切纤维占5～10％、改性玻璃纤维占15～20％、树脂纤维占10～15％、液体橡胶10～15％以及偶联剂3～6％；

所述短切纤维包括短切PAN纤维、短切PVA纤维的一种或以上；

所述改性玻璃纤维为采用成核剂、聚醋酸乙烯以及玻璃纤维反应得到；

所述成核剂包括三聚氰胺缩甲醛、聚酰胺、纳米碳酸钙和氮化硼的一种或以上；

所述树脂纤维包括聚砜酰胺纤维、聚碳酸酯纤维、芳纶纤维、聚酯纤维的一种或以上；

所述液体橡胶包括液体丁腈橡胶、液体氯丁橡胶的一种；

所述偶联剂包括KH550、KH560以及KH570的一种。

本发明还提供了一种成型稳固的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物的制备工艺，包括如下步骤：

1)将聚醚酰亚胺树脂、短切纤维、改性玻璃纤维在518～525℃下熔融混合，搅拌均匀得到纤维改性聚醚酰亚胺树脂；

2)将温度降至450～480℃，在纤维改性聚醚酰亚胺树脂中加入液体橡胶得到改性聚醚酰亚胺预聚物；

3)将温度降至380～400℃，改性聚醚酰亚胺预聚物与树脂纤维、偶联剂熔融聚合，通过双螺杆挤出机挤出，双螺杆的转速为70～90r/min，物料挤出时间不超过5min，挤出成型，即得到PEI聚醚酰亚胺聚合物；

步骤1)所述改性玻璃纤维的制备方法为：将聚醋酸乙烯溶解，加入成核剂、玻璃纤维搅拌均匀，加入乙二胺助剂进行静电纺丝得到改性玻璃纤维，干燥处理，短切使用，所述聚醋酸乙烯、成核剂、玻璃纤维的使用质量比为(5～7)：(3～5)：(3～6)，经改性后的玻璃纤维有助于改性聚合物的增韧以及晶体成型。

本发明的有益效果如下：

本发明的成型稳固的PEI聚醚酰亚胺聚合物，所采用的改性玻璃纤维增强聚合物的内部结构的稳定，以及结合液体橡胶以及树脂纤维均有助于增强聚合物的强度、韧性、尺寸稳定性和耐温性等性能，形成结构稳定、成型良好的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物，适用于电子元器件、结构件等材料的应用；

本发明的成型稳固的PEI聚醚酰亚胺聚合物的制备工艺，制备步骤简易，适于产业化，首先将聚醚酰亚胺与短切纤维和改性纤维形成晶粒稳固的聚合物，之后加入液体橡胶进一步形成强度较高、尺寸稳定的预聚体，最后加入树脂纤维综合提升聚合物性能，形成具有高强度、良好韧性和极佳的尺寸稳定性和耐温性能的改性聚合物。

具体实施方式

以下通过具体的实施案例对本发明作进一步详细的描述，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

若无特殊说明，本发明的所有原料和试剂均为常规市场的原料、试剂。

实施例1

一种成型稳固的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物及其制备：

1)将40％wt聚醚酰亚胺树脂、10％wt短切PAN纤维、15％wt改性玻璃纤维在518℃下熔融混合，搅拌均匀得到纤维改性聚醚酰亚胺树脂；

所述改性玻璃纤维的制备方法为：将聚醋酸乙烯溶解，加入成核剂(三聚氰胺缩甲醛、纳米碳酸钙质量比2:1)、玻璃纤维搅拌均匀，加入20％wt乙二胺助剂进行静电纺丝得到改性玻璃纤维，干燥处理，短切使用，所述聚醋酸乙烯、成核剂、玻璃纤维的使用质量比为5:3:3，静电纺丝条件为：电压10kV，接收距离15cm，注射速度0.8mL/h，纺丝温度为26℃，湿度低于25％；

2)将温度降至450℃，在纤维改性聚醚酰亚胺树脂中加入14％wt液体橡胶丁腈橡胶得到改性聚醚酰亚胺预聚物；

3)将温度降至380℃，改性聚醚酰亚胺预聚物与15％wt树脂纤维(聚砜酰胺纤维、芳纶纤维质量比2:1)、6％wt KH550熔融聚合，通过双螺杆挤出机挤出，双螺杆的转速为70r/min，物料挤出时间不超过5min，挤出成型，即得到PEI聚醚酰亚胺聚合物。

实施例2

一种成型稳固的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物及其制备：

1)将43％wt聚醚酰亚胺树脂、8％wt短切PVA纤维、20％wt改性玻璃纤维在520℃下熔融混合，搅拌均匀得到纤维改性聚醚酰亚胺树脂；

所述改性玻璃纤维的制备方法为：将聚醋酸乙烯溶解，加入成核剂三聚氰胺缩甲醛、玻璃纤维搅拌均匀，加入20％wt乙二胺助剂进行静电纺丝得到改性玻璃纤维，干燥处理，短切使用，所述聚醋酸乙烯、成核剂、玻璃纤维的使用质量比为6:4:5，静电纺丝条件为：电压12kV，接收距离18cm，注射速度1.2mL/h，纺丝温度为27℃，湿度低于28％；

2)将温度降至465℃，在纤维改性聚醚酰亚胺树脂中加入14％wt液体氯丁橡胶得到改性聚醚酰亚胺预聚物；

3)将温度降至390℃，改性聚醚酰亚胺预聚物与12％wt树脂纤维(聚碳酸酯纤维、芳纶纤维质量比2:1)、3％wt KH560熔融聚合，通过双螺杆挤出机挤出，双螺杆的转速为75r/min，物料挤出时间不超过5min，挤出成型，即得到PEI聚醚酰亚胺聚合物。

实施例3

一种成型稳固的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物及其制备：

1)将47％wt聚醚酰亚胺树脂、6％wt短切PAN纤维、18％wt改性玻璃纤维在522℃下熔融混合，搅拌均匀得到纤维改性聚醚酰亚胺树脂；

所述改性玻璃纤维的制备方法为：将聚醋酸乙烯溶解，加入成核剂(聚酰胺和氮化硼质量比1:1)、玻璃纤维搅拌均匀，加入20％wt乙二胺助剂进行静电纺丝得到改性玻璃纤维，干燥处理，短切使用，所述聚醋酸乙烯、成核剂、玻璃纤维的使用质量比为7:4:4，静电纺丝条件为：电压12kV，接收距离20cm，注射速度2mL/h，纺丝温度为25℃，湿度低于28％；

2)将温度降至470℃，在纤维改性聚醚酰亚胺树脂中加入10％wt液体丁腈橡胶得到改性聚醚酰亚胺预聚物；

3)将温度降至390℃，改性聚醚酰亚胺预聚物与14％wt聚砜酰胺纤维、5％wtKH570熔融聚合，通过双螺杆挤出机挤出，双螺杆的转速为80r/min，物料挤出时间不超过5min，挤出成型，即得到PEI聚醚酰亚胺聚合物。

实施例4

一种成型稳固的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物及其制备：

1)将50％wt聚醚酰亚胺树脂、5％wt短切PVA纤维、16％wt改性玻璃纤维在525℃下熔融混合，搅拌均匀得到纤维改性聚醚酰亚胺树脂；

所述改性玻璃纤维的制备方法为：将聚醋酸乙烯溶解，加入成核剂(三聚氰胺缩甲醛和氮化硼质量比1:1)、玻璃纤维搅拌均匀，加入20％wt乙二胺助剂进行静电纺丝得到改性玻璃纤维，干燥处理，短切使用，所述聚醋酸乙烯、成核剂、玻璃纤维的使用质量比为7:5:6，静电纺丝条件为：电压15kV，接收距离20cm，注射速度2mL/h，纺丝温度为30℃，湿度低于28％；

2)将温度降至480℃，在纤维改性聚醚酰亚胺树脂中加入15％wt液体氯丁橡胶得到改性聚醚酰亚胺预聚物；

3)将温度降至400℃，改性聚醚酰亚胺预聚物与10％wt树脂纤维(聚砜酰胺纤维、聚酯纤维质量比1:1)、4％wt KH570熔融聚合，通过双螺杆挤出机挤出，双螺杆的转速为90r/min，物料挤出时间不超过5min，挤出成型，即得到PEI聚醚酰亚胺聚合物。

对比例1

作为实施例1的对照组，对比例1的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物的制备中不采用短切纤维，即步骤1)采用50％wt聚醚酰亚胺树脂和15％wt短切纤维熔融，其余操作不变。

对比例2

作为实施例2的对照组，对比例2的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物的制备中不采用液体橡胶，即除去步骤2)，其余操作不变。

对比例3

作为实施例4的对照组，对比例3的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物的制备中不采用树脂纤维，其余操作不变。

将以上实施例以及对比例所制得的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物的物理性能、机械性能、冲击性能、热性能等进行相关测试，测试结果如下表所示：

表1改性PEI聚醚酰亚胺聚合物的物理和机械性能

表2改性PEI聚醚酰亚胺聚合物的冲击性能和热性能

由上可见，本发明实施例的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物在物理性能、机械性能、冲击性能以及热性能均较为优异，且符合相关标准，并且达到V-0的阻燃等级，符合阻燃标准。通过与对比例所得聚合物材料的相关性能的对比，性能均略差于实施例所制备的聚合物，可见本发明所采用的改性玻璃纤维、液体橡胶以及树脂纤维均有助于增强聚合物的强度、韧性、尺寸稳定性和耐温性等性能，形成结构稳定、成型良好的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物，适用于电子元器件、结构件等材料应用，且制备步骤简易，适于产业化。

Claims

1.一种成型稳固的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物，其特征在于，所述PEI聚醚酰亚胺聚合物的组分包括聚醚酰亚胺树脂、短切纤维、改性玻璃纤维、树脂纤维、液体橡胶以及偶联剂。

2.由权利要求1所述的成型稳固的PEI聚醚酰亚胺聚合物，其特征在于，所述短切纤维包括短切PAN纤维、短切PVA纤维的一种或以上。

3.由权利要求1所述的成型稳固的PEI聚醚酰亚胺聚合物，其特征在于，所述改性玻璃纤维为采用成核剂、聚醋酸乙烯以及玻璃纤维反应得到。

4.由权利要求3所述的成型稳固的PEI聚醚酰亚胺聚合物，其特征在于，所述成核剂包括三聚氰胺缩甲醛、聚酰胺、纳米碳酸钙和氮化硼的一种或以上。

5.由权利要求1所述的成型稳固的PEI聚醚酰亚胺聚合物，其特征在于，所述树脂纤维包括聚砜酰胺纤维、聚碳酸酯纤维、芳纶纤维、聚酯纤维的一种或以上。

6.由权利要求1所述的成型稳固的PEI聚醚酰亚胺聚合物，其特征在于，所述液体橡胶包括液体丁腈橡胶、液体氯丁橡胶的一种。

7.一种成型稳固的改性PEI聚醚酰亚胺聚合物的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1）将聚醚酰亚胺树脂、短切纤维、改性玻璃纤维熔融混合，搅拌均匀得到纤维改性聚醚酰亚胺树脂；

2）在纤维改性聚醚酰亚胺树脂中加入液体橡胶得到改性聚醚酰亚胺预聚物；

3）将改性聚醚酰亚胺预聚物与树脂纤维、偶联剂熔融聚合，通过双螺杆挤出机挤出，成型，即得到PEI聚醚酰亚胺聚合物。

8.由权利要求7所述的PEI聚醚酰亚胺聚合物的制备工艺，其特征在于，步骤1）所述改性玻璃纤维的制备方法为：将聚醋酸乙烯溶解，加入成核剂、玻璃纤维搅拌均匀，加入乙二胺助剂进行静电纺丝得到改性玻璃纤维，干燥处理，短切使用。