CN113831683A - 一种耐低温聚芳醚酮聚合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于新型复合材料技术领域，本发明公开了一种耐低温聚芳醚酮聚合材料及其制备方法。该耐低温聚芳醚酮聚合材料由基底聚合物，耐低温热塑性弹性体及低含量填料组成。通过填料对基底聚合物的改性，再将改性后的基底聚合物与耐低温热塑性弹性体聚合，最后进行注射挤出、切粒的后处理得到所述耐低温聚芳醚酮聚合材料。本发明所述耐低温聚芳醚酮聚合材料不仅在常温下具有优良的力学性能，而且在低温环境下也能保证高的机械性能，是一种适宜推广应用的耐低温聚芳醚酮聚合材料。

Description

一种耐低温聚芳醚酮聚合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及新型复合材料技术领域，尤其涉及一种耐低温聚芳醚酮聚合材料及其制备方法。
背景技术
随着经济的快速发展，工业和民用各领域对材料的使用要求越来越多，有些材料在常温下可以表现出很优异的各项性能，但是在低温或超低温环境下就会失去材料本身的一些优越性能，从而限制了其应用范围。如一些仪器设备内的机械杠杆加载装置、液化天然气连接收集装置、低温测试仪器的传感器和设备的联轴器等都需要一些机械性能优异同时能在低温环境下可长时间使用的材料。
聚芳醚酮材料作为上世纪70年代兴起的一类材料，由于其本身的优异性能，在很多领域得以应用，取代了很多传统材料，其中最具代表的就是聚醚醚酮，因其良好的机械性能，耐低温性、耐化学性，绝缘性，生物相容性，耐磨性，热稳定性在航空航天、电子电气、仪器设备、医疗、汽车制造业、能源领域都有其广泛的应用。
聚醚醚酮也具有耐低温性，但是如果长时间处在低温或超低温环境下使用就会使其材料的强度和韧性都有所下降甚至发生断裂现象，为了保证其材料本身在长时间低温环境下不失去弹性保持原有的高强度，高韧性。对原有材料进行复合改性成为一种研究方向。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种耐低温聚芳醚酮聚合材料及其制备方法，本发明采用结晶度≥20％的基底聚合物结合耐低温热塑性弹性体及低含量填料制备得到耐低温聚芳醚酮聚合材料，该材料不仅在常温下具有优良的力学性能，而且在低温环境下也能保证高的机械性能，是一种适宜推广应用的耐低温聚芳醚酮聚合材料。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种耐低温聚芳醚酮聚合材料，由以下原料制备而成：分散剂、填料、基底聚合物、耐低温热塑性弹性体；
所述原料的添加量为：分散剂与填料的质量比为1～5∶1，填料质量占总混合物质量的比值≥0.01，基底聚合物与耐低温热塑性弹性体的质量比≥2.5，耐低温热塑性弹性体质量占总混合物质量的比值≤0.2。
作为优选，所述原料的添加量为：分散剂与填料的质量比为1～3∶1，填料质量占总混合物质量的比值≥0.05，基底聚合物与耐低温热塑性弹性体的质量比≥3，耐低温热塑性弹性体质量占总混合物质量的比值≤0.2。
作为优选，所述原料的添加量为：分散剂与填料的质量比为1～2∶1，填料质量占总混合物质量的比值≥0.1，基底聚合物与耐低温热塑性弹性体的质量比≥8，耐低温热塑性弹性体质量占总混合物质量的比值≤0.2。
作为优选，所述分散剂为乙醇、甲基丙烯酸甲酯、甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺中的一种或几种；所述填料为碳纳米管、纳米二氧化硅、纳米蒙脱土、滑石粉、碳酸钙中的一种或几种。
作为优选，所述基底聚合物为聚芳醚酮；所述耐低温热塑性弹性体为茂金属乙烯-辛烯共聚物(POE)、热塑性聚酯弹性体(TPEE)、聚酰胺热塑性弹性体(PATE)中的一种或几种。
作为优选，所述基底聚合物的结晶度≥20％，玻璃化转变温度为130～165℃，熔点≤380℃，玻璃化转变温度与熔点的差值≤200℃，拉伸强度≥100MPa，断裂伸长率≥30％，弯曲强度≥160MPa，简支梁缺口冲击强度≥5.0kJ/m2，熔体质量流动速率≥10g/10min；所述耐低温热塑性弹性体的玻璃化转变温度为120～150℃。
本发明还提供了所述耐低温聚芳醚酮聚合材料的制备方法，具体制备步骤为：
(1)将分散剂与填料进行共混，得到共混物A；
(2)将步骤(1)得到的共混物A与基底聚合物加入研磨装置中，以1000～1500r/min的研磨转速进行15～25min的研磨，将研磨分散后的混合物放入烘箱内以140～180℃的烘烤温度烘烤1～4h，得共混物B；
(3)将步骤(2)得到的共混物B与耐低温热塑性弹性体放入高速搅拌机内，以1000～1500r/min的搅拌转速共混20～30min，然后将共混物进行注射挤出，冷却后切粒，即得耐低温聚芳醚酮聚合材料。
其中，分散剂与填料的质量比为1～5∶1，填料质量占总混合物质量的比值≥0.01，基底聚合物与耐低温热塑性弹性体的质量比≥2.5，耐低温热塑性弹性体质量占总混合物质量的比值≤0.2。
作为优选，所述分散剂与填料的质量比为1～3∶1，填料质量占总混合物质量的比值≥0.05，基底聚合物与耐低温热塑性弹性体的质量比≥3，耐低温热塑性弹性体质量占总混合物质量的比值≤0.2。
作为优选，所述分散剂与填料的质量比为1～2∶1，填料质量占总混合物质量的比值≥0.1，基底聚合物与耐低温热塑性弹性体的质量比≥8，耐低温热塑性弹性体质量占总混合物质量的比值≤0.2。
作为优选，所述分散剂为乙醇、甲基丙烯酸甲酯、甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺中的一种或几种；所述填料为碳纳米管、纳米二氧化硅、纳米蒙脱土、滑石粉、碳酸钙中的一种或几种。
作为优选，所述基底聚合物为聚芳醚酮；所述耐低温热塑性弹性体为茂金属乙烯-辛烯共聚物(POE)、热塑性聚酯弹性体(TPEE)、聚酰胺热塑性弹性体(PATE)中的一种或几种。
作为优选，所述基底聚合物的结晶度≥20％，玻璃化转变温度为130～165℃，熔点≤380℃，玻璃化转变温度与熔点的差值≤200℃，拉伸强度≥100MPa，断裂伸长率≥30％，弯曲强度≥160MPa，简支梁缺口冲击强度≥5.0kJ/m2，熔体质量流动速率≥10g/10min；所述耐低温热塑性弹性体的玻璃化转变温度为120～150℃。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明有益效果如下：
本发明所述耐低温聚芳醚酮聚合材料不仅在常温下力学性能优异，在低温下力学性能与常温相比并不存在大范围的下降，而且其耐磨性等力学性能相较于常规材料均有所提高，在-60℃的环境下24h，其拉伸强度≥170MPa，断裂伸长率≥59％。在低温环境下材料的强度，韧性要求比较高的应用领域是十分有利的。另外，本发明所述制备工艺简单，所用原料易得，不仅降低了能耗，还减少了原料成本的投入。
具体实施方式
本发明提供一种耐低温聚芳醚酮聚合材料，由以下原料制备而成：分散剂、填料、基底聚合物、耐低温热塑性弹性体；
所述原料的添加量为：分散剂与填料的质量比为1～5∶1，填料质量占总混合物质量的比值≥0.01，基底聚合物与耐低温热塑性弹性体的质量比≥2.5，耐低温热塑性弹性体质量占总混合物质量的比值≤0.2。
在本发明中，所述分散剂与填料的质量比优选为1～5∶1，进一步优选为1～3∶1，更优选为1～2∶1；所述填料质量占总混合物质量的比值优选为≥0.01，进一步优选为≥0.05，更优选为≥0.1；所述基底聚合物与耐低温热塑性弹性体的质量比优选为≥2.5，进一步优选为≥3，更优选为≥8；所述耐低温热塑性弹性体质量占总混合物质量的比值优选为≤0.2。
在本发明中，所述分散剂优选为乙醇、甲基丙烯酸甲酯、甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺中的一种或几种，进一步优选为乙醇和/或二甲基乙酰胺，更优选为二甲基乙酰胺；所述填料优选为碳纳米管、纳米二氧化硅、纳米蒙脱土、滑石粉、碳酸钙中的一种或几种，进一步优选为碳纳米管、纳米二氧化硅、纳米蒙脱土中的一种或几种，更优选为碳纳米管。
在本发明中，所述基底聚合物优选为聚芳醚酮，所述聚芳醚酮含有化学式-O-Ph-O-Ph-CO-Ph-的重复单元，其中每个重复单元的亚苯基(Ph)可以独立地连接其他官能团至1,4对位键或1,2临位键或1,3间位键，进一步优选为聚醚醚酮(PEEK)，所述聚醚醚酮(PEEK)由化学式-O-Ph-O-Ph-CO-Ph-的重复单元组成，其中每个重复单元的亚苯基(Ph)独立地连接其它官能团至1,4对位键。
在本发明中，所述基底聚合物的制备步骤如下：
在高沸点溶剂内，碱金属碳酸盐存在下将摩尔比为100～105mol％的双卤代有机化合物和二羟基苯化合物在一定温度下进行2～6h的亲核缩聚反应，在达到最高温前，反应溶液可以保持在多个低于最高温度的温度点并维持一定时间。
具体地说，所述亲核缩聚反应温度优选为140～380℃，进一步优选为160～350℃，更优选为170～320℃；所述高沸点溶剂优选为环丁砜、丁二腈、二苯基砜、甘油中的一种，进一步优选为二苯基砜或环丁砜，更优选为二苯基砜；所述碱金属碳酸盐优选为碳酸钠和/或碳酸钾，进一步优选为碳酸钠；所述高沸点溶剂质量与碱金属碳酸盐质量的比值为10.6～13.8；所述双卤代有机化合物的化学式优选为F-Ph-CO-Ph-F，进一步优选为4,4’二氟二苯甲酮；所述二羟基苯化合物优选为对苯二酚。
在本发明中，所述基底聚合物的结晶度优选为≥20％，进一步优选为25～35％，依据DSC测试得到。
在本发明中，所述基底聚合物的玻璃化转变温度(Tg)优选为130～165℃，进一步优选为135～155℃，更优选为140～150℃；熔点(Tm)优选为≤380℃；玻璃化转变温度(Tg)与熔点(Tm)的差值优选为≤200℃；依据ISO11357测试标准测得。
具体地说，基底聚合物的Tg如果过低，其使用温度热稳定较差；而Tm过高其加工温度较高，使其加工性能变差，因此两者之间的差值不宜过大，才能在保证热稳定性同时也具有良好的加工性能。
在本发明中，所述基底聚合物的拉伸强度优选为≥100MPa，进一步优选为≥104MPa，更优选为≥110MPa，依据ISO527测试标准测得。
在本发明中，所述基底聚合物的断裂伸长率优选为≥30％，进一步优选为≥45％，更优选为≥50％，依据ISO527测试标准测得。
在本发明中，所述基底聚合物的弯曲强度优选为≥160MPa，进一步优选为≥165MPa，更优选为≥170MPa，依据ISO178测试标准测得。
在本发明中，所述基底聚合物的简支梁缺口冲击强度优选为≥5.0kJ/m2，进一步优选为6.0kJ/m2，依据ISO179/leA测试标准测得。
在本发明中，所述基底聚合物的熔体质量流动速率(MFR)优选为≥10g/10min；在380℃的条件下，负荷为5kg的砝码，熔体流动速率仪口模采用2mm±0.095mm直径，测试结果取熔体质量流动速率(MFR)，测试三次取平均值得到。
在本发明中，所述耐低温热塑性弹性体优选为茂金属乙烯-辛烯共聚物(POE)、热塑性聚酯弹性体(TPEE)、聚酰胺热塑性弹性体(PATE)中的一种或几种，所述耐低温热塑性弹性体具有的化学式具有-O-CONH-的重复单元，其玻璃化转变温度优选为120～150℃。
具体地说，所述茂金属乙烯-辛烯共聚物(POE)为韩国SK集团生产的牌号为875、美国杜邦陶氏弹性体公司生产的牌号为8180、8157、8207中的一种或几种；所述热塑性聚酯弹性体(TPEE)为韩国LG集团生产的牌号为BT-1047D、日本东洋纺株式会社生产的牌号为S2004FS、P150M中的一种或几种；所述聚酰胺热塑性弹性体(PATE)为美国埃克森美孚公司生产的牌号为8211-70、203-40、203-50中的一种或几种。
本发明还提供了所述耐低温聚芳醚酮聚合材料的制备方法，具体制备步骤为：
(1)将分散剂与填料进行共混，得到共混物A；
(2)将步骤(1)得到的共混物A与基底聚合物加入研磨装置中，以1000～1500r/min的研磨转速进行15～25min的研磨，将研磨分散后的混合物放入烘箱内以140～180℃的烘烤温度烘烤1～4h，得共混物B；
(3)将步骤(2)得到的共混物B与耐低温热塑性弹性体放入高速搅拌机内，以1000～1500r/min的搅拌转速共混20～30min，然后将共混物进行注射挤出，冷却后切粒，即得耐低温聚芳醚酮聚合材料；
其中，分散剂与填料的质量比为1～5∶1，填料质量占总混合物质量的比值≥0.01，基底聚合物与耐低温热塑性弹性体的质量比≥2.5，耐低温热塑性弹性体质量占总混合物质量的比值≤0.2。
在本发明中，所述耐低温聚芳醚酮聚合材料的制备方法中所用的原料及其配比参照所述耐低温聚芳醚酮聚合材料中的原料及其配比，在此不再进行赘述。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
聚醚醚酮(PEEK)的制备：
在装有磨砂玻璃快速配合盖，搅拌器，温度计和高纯氮气进出口的带凸缘的三口瓶中，将三口瓶置于电加热套中，加入65.46g的4,4’二氟二苯甲酮，33.02g的对苯二酚和400g的二苯基砜，启动搅拌装置，搅拌速率为60r/min并在室温下通入流量为60ml/min的高纯氮气。然后将反应物以2℃/min的升温速率加热到170℃后立即加入碳酸钠31.80g。将反应温度以2℃/min的升温速率升高到200℃。保持此温度30min，继续以2℃/min的升温速率升高到280℃，维持280℃的温度直到达到想要的扭矩。将熔融物料倒入冷的蒸馏水中，得到块状固体。将块状物研磨成粉末，将样品放入脂肪抽取器中，加入一定量的丙酮抽提2h，然后倒出丙酮，除去二苯基砜溶剂和有机杂质，加入一定量的纯净水抽提3h除去丙酮和无机盐，将样品放入真空干燥箱中抽真空并升温至120℃烘干12h，得到纯净的聚醚醚酮(PEEK)样品。
实施例2
聚醚醚酮(PEEK)的制备：
在装有磨砂玻璃快速配合盖，搅拌器，温度计和高纯氮气进出口的带凸缘的三口瓶中，将三口瓶置于电加热套中，加入76.37g的4,4’二氟二苯甲酮，38.53g的对苯二酚和500g的二苯基砜，启动搅拌装置，搅拌速率为60r/min并在室温下通入流量为60ml/min的高纯氮气。然后将反应物以2℃/min的升温速率加热到170℃后立即加入碳酸钠37.10g。将反应温度以2℃/min的升温速率升高到200℃。保持此温度30min，继续以2℃/min的升温速率升高到290℃，维持290℃的温度直到达到想要的扭矩。将熔融物料倒入冷的蒸馏水中，得到块状固体。将块状物研磨成粉末，将样品放入脂肪抽取器中，加入一定量的丙酮抽提2h，然后倒出丙酮，除去二苯基砜溶剂和有机杂质，加入一定量的纯净水抽提3h除去丙酮和无机盐，将样品放入真空干燥箱中抽真空并升温至120℃烘干12h，得到纯净的聚醚醚酮(PEEK)样品。
实施例3
聚醚醚酮(PEEK)的制备：
在装有磨砂玻璃快速配合盖，搅拌器，温度计和高纯氮气进出口的带凸缘的三口瓶中，将三口瓶置于电加热套中，加入89.46g的4,4’二氟二苯甲酮，45.14g的对苯二酚和600g的二苯基砜，启动搅拌装置，搅拌速率为80r/min并在室温下通入流量为60ml/min的高纯氮气。然后将反应物以2℃/min的升温速率加热到170℃后立即加入碳酸钠43.47g。将反应温度以2℃/min的升温速率升高到210℃。保持此温度30min，继续以2℃/min的升温速率升高到290℃，维持290℃的温度直到达到想要的扭矩。将熔融物料倒入冷的蒸馏水中，得到块状固体。将块状物研磨成粉末，将样品放入脂肪抽取器中，加入一定量的丙酮抽提2h，然后倒出丙酮，除去二苯基砜溶剂和有机杂质，加入一定量的纯净水抽提3h除去丙酮和无机盐，将样品放入真空干燥箱中抽真空并升温至120℃烘干12h，得到纯净的聚醚醚酮(PEEK)样品。
实施例4
聚醚醚酮(PEEK)的制备：
在装有磨砂玻璃快速配合盖，搅拌器，温度计和高纯氮气进出口的带凸缘的三口瓶中，将三口瓶置于电加热套中，加入100.37g的4,4’二氟二苯甲酮，50.65g的对苯二酚和650g的二苯基砜，启动搅拌装置，搅拌速率为80r/min并在室温下通入流量为60ml/min的高纯氮气。然后将反应物以2℃/min的升温速率加热到170℃后立即加入碳酸钠48.76g。将反应温度以2℃/min的升温速率升高到210℃。保持此温度30min，继续以2℃/min的升温速率升高到300℃，维持300℃的温度直到达到想要的扭矩。将熔融物料倒入冷的蒸馏水中，得到块状固体。将块状物研磨成粉末，将样品放入脂肪抽取器中，加入一定量的丙酮抽提2h，然后倒出丙酮，除去二苯基砜溶剂和有机杂质，加入一定量的纯净水抽提3h除去丙酮和无机盐，将样品放入真空干燥箱中抽真空并升温至120℃烘干12h，得到纯净的聚醚醚酮(PEEK)样品。
实施例5
聚醚醚酮(PEEK)的制备：
在装有磨砂玻璃快速配合盖，搅拌器，温度计和高纯氮气进出口的带凸缘的三口瓶中，将三口瓶置于电加热套中，加入133.11g的4,4’二氟二苯甲酮，67.16g的对苯二酚和750g的二苯基砜，启动搅拌装置，搅拌速率为100r/min并在室温下通入流量为60ml/min的高纯氮气。然后将反应物以2℃/min的升温速率加热到170℃后立即加入碳酸钠64.66g。将反应温度以2℃/min的升温速率升高到220℃。保持此温度30min，继续以2℃/min的升温速率升高到310℃，维持310℃的温度直到达到想要的扭矩。将熔融物料倒入冷的蒸馏水中，得到块状固体。将块状物研磨成粉末，将样品放入脂肪抽取器中，加入一定量的丙酮抽提2h，然后倒出丙酮，除去二苯基砜溶剂和有机杂质，加入一定量的纯净水抽提3h除去丙酮和无机盐，将样品放入真空干燥箱中抽真空并升温至120℃烘干12h，得到纯净的聚醚醚酮(PEEK)样品。
实施例6
聚醚醚酮(PEEK)的制备：
在装有磨砂玻璃快速配合盖，搅拌器，温度计和高纯氮气进出口的带凸缘的三口瓶中，将三口瓶置于电加热套中，加入117.83g的4,4’二氟二苯甲酮，59.45g的对苯二酚和700g的二苯基砜，启动搅拌装置，搅拌速率为100r/min并在室温下通入流量为60ml/min的高纯氮气。然后将反应物以2℃/min的升温速率加热到170℃后立即加入碳酸钠57.23g。将反应温度以2℃/min的升温速率升高到220℃。保持此温度30min，继续以2℃/min的升温速率升高到310℃，维持310℃的温度直到达到想要的扭矩。将熔融物料倒入冷的蒸馏水中，得到块状固体。将块状物研磨成粉末，将样品放入脂肪抽取器中，加入一定量的丙酮抽提2h，然后倒出丙酮，除去二苯基砜溶剂和有机杂质，加入一定量的纯净水抽提3h除去丙酮和无机盐，将样品放入真空干燥箱中抽真空并升温至120℃烘干12h，得到纯净的聚醚醚酮(PEEK)样品。
实施例7
聚醚醚酮(PEEK)的制备：
在装有磨砂玻璃快速配合盖，搅拌器，温度计和高纯氮气进出口的带凸缘的三口瓶中，将三口瓶置于电加热套中，加入54.55g的4,4’二氟二苯甲酮，27.52g的对苯二酚和300g的二苯基砜，启动搅拌装置，搅拌速率为100r/min并在室温下通入流量为60ml/min的高纯氮气。然后将反应物以2℃/min的升温速率加热到170℃后立即加入碳酸钠26.50g。将反应温度以2℃/min的升温速率升高到200℃。保持此温度30min，继续以2℃/min的升温速率升高到310℃，维持310℃的温度直到达到想要的扭矩。将熔融物料倒入冷的蒸馏水中，得到块状固体。将块状物研磨成粉末，将样品放入脂肪抽取器中，加入一定量的丙酮抽提2h，然后倒出丙酮，除去二苯基砜溶剂和有机杂质，加入一定量的纯净水抽提3h除去丙酮和无机盐，将样品放入真空干燥箱中抽真空并升温至120℃烘干12h，得到纯净的聚醚醚酮(PEEK)样品。
实施例8
聚醚醚酮(PEEK)的制备：
在装有磨砂玻璃快速配合盖，搅拌器，温度计和高纯氮气进出口的带凸缘的三口瓶中，将三口瓶置于电加热套中，加入54.55g的4,4’二氟二苯甲酮，27.52g的对苯二酚和300g的二苯基砜，启动搅拌装置，搅拌速率为100r/min并在室温下通入流量为60ml/min的高纯氮气。然后将反应物以2℃/min的升温速率加热到170℃后立即加入碳酸钠26.50g。将反应温度以2℃/min的升温速率升高到200℃。保持此温度30min，继续以2℃/min的升温速率升高到250℃，保持反应40min，继续以2℃/min的升温速率升高到300℃，维持300℃的温度直到达到想要的扭矩。将熔融物料倒入冷的蒸馏水中，得到块状固体。将块状物研磨成粉末，将样品放入脂肪抽取器中，加入一定量的丙酮抽提2h，然后倒出丙酮，除去二苯基砜溶剂和有机杂质，加入一定量的纯净水抽提3h除去丙酮和无机盐，将样品放入真空干燥箱中抽真空并升温至120℃烘干12h，得到纯净的聚醚醚酮(PEEK)样品。
实施例9
聚醚醚酮(PEEK)的制备：
在装有磨砂玻璃快速配合盖，搅拌器，温度计和高纯氮气进出口的带凸缘的三口瓶中，将三口瓶置于电加热套中，加入154.92g的4,4’二氟二苯甲酮，78.17g的对苯二酚和800g的二苯基砜，启动搅拌装置，搅拌速率为100r/min并在室温下通入流量为60ml/min的高纯氮气。然后将反应物以2℃/min的升温速率加热到170℃后，立即加入碳酸钠75.25g。将反应温度以2℃/min的升温速率升高到200℃。保持此温度30min，继续以2℃/min的升温速率升高到250℃，保持反应40min，继续以2℃/min的升温速率升高到300℃，维持300℃的温度直到达到想要的扭矩。将熔融物料倒入冷的蒸馏水中，得到块状固体。将块状物研磨成粉末，将样品放入脂肪抽取器中，加入一定量的丙酮抽提2h，然后倒出丙酮，除去二苯基砜溶剂和有机杂质，加入一定量的纯净水抽提3h除去丙酮和无机盐，将样品放入真空干燥箱中抽真空并升温至120℃烘干12h，得到纯净的聚醚醚酮(PEEK)样品。
进一步地，对实施例1-9制备得到的聚醚醚酮(PEEK)进行熔体质量流动速率(MFR)测试及常温下的机械性能测试。测试结果如表1所示。
表1不同熔体质量流动速率(MFR)的聚醚醚酮(PEEK)的机械性能
Figure BDA0003310551660000171
进一步地，由表1可知，做为基底聚合物的聚醚醚酮在常温下具有优异的机械性能。满足做为基底聚合物的要求。进一步地，基于断裂伸长率选择实施例1制备的聚醚醚酮用于实施例10-17中制备耐低温聚芳醚酮聚合材料。
实施例10
耐低温聚芳醚酮聚合材料的制备：
称取200g纳米二氧化硅，1400g聚醚醚酮(PEEK)和乙醇300g，将所有称取物放入研磨机中进行研磨，研磨转速为1000r/min，研磨时间为15min，之后将共混物放入烘箱内，在140℃下烘干3h，再将烘烤后的共混物与400g茂金属乙烯-辛烯共聚物(POE)一起放入高速搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为1500r/min，搅拌时间为20min，最后将共混物进行注射挤出，冷却后，切粒得耐低温聚芳醚酮聚合材料。
实施例11
耐低温聚芳醚酮聚合材料的制备：
称取300g纳米二氧化硅，1400g聚醚醚酮(PEEK)和乙醇450g，将所有称取物放入研磨机中进行研磨，研磨转速为1200r/min，研磨时间为20min，之后将共混物放入烘箱内，在140℃下烘干3h，再将烘烤后的共混物与300g茂金属乙烯-辛烯共聚物(POE)和聚酰胺热塑性弹性体(PATE)一起放入高速搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为1000r/min，搅拌时间为20min，最后将共混物进行注射挤出，冷却后，切粒得耐低温聚芳醚酮聚合材料。
实施例12
耐低温聚芳醚酮聚合材料的制备：
称取200g纳米蒙脱土，1600g聚醚醚酮(PEEK)和二甲基乙酰胺400g，将所有称取物放入研磨机中进行研磨，研磨转速为1300r/min，研磨时间为25min，之后将共混物放入烘箱内，在140℃下烘干3h，再将烘烤后的共混物与200g热塑性聚酯弹性体(TPEE)一起放入高速搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为1000r/min，搅拌时间为20min，最后将共混物进行注射挤出，冷却后，切粒得耐低温聚芳醚酮聚合材料。
实施例13
耐低温聚芳醚酮聚合材料的制备：
称取250g纳米蒙脱土，1500g聚醚醚酮(PEEK)和二甲基乙酰胺450g，将所有称取物放入研磨机中进行研磨，研磨转速为1500r/min，研磨时间为20min，之后将共混物放入烘箱内，在140℃下烘干3h，再将烘烤后的共混物与250g聚酰胺热塑性弹性体(PATE)一起放入高速搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为1000r/min，搅拌时间为20min，最后将共混物进行注射挤出，冷却后，切粒得耐低温聚芳醚酮聚合材料。
实施例14
耐低温聚芳醚酮聚合材料的制备：
称取100g碳纳米管，1600g聚醚醚酮(PEEK)和二甲基乙酰胺200g，将所有称取物放入研磨机中进行研磨，研磨转速为1100r/min，研磨时间为15min，之后将共混物放入烘箱内，在140℃下烘干3h，再将烘烤后的共混物与300g热塑性聚酯弹性体(TPEE)和聚酰胺热塑性弹性体(PATE)一起放入高速搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为1200r/min，搅拌时间为25min，最后将共混物进行注射挤出，冷却后，切粒得耐低温聚芳醚酮聚合材料。
实施例15
耐低温聚芳醚酮聚合材料的制备：
称取250g碳纳米管，1500g聚醚醚酮(PEEK)和二甲基乙酰胺400g，将所有称取物放入研磨机中进行研磨，研磨转速为1100r/min，研磨时间为20min，之后将共混物放入烘箱内，在140℃下烘干3h，再将烘烤后的共混物与250g茂金属乙烯-辛烯共聚物(POE)一起放入高速搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为1200r/min，搅拌时间为25min，最后将共混物进行注射挤出，冷却后，切粒得耐低温聚芳醚酮聚合材料。
实施例16
耐低温聚芳醚酮聚合材料的制备：
称取100g纳米蒙脱土，1800g聚醚醚酮(PEEK)和二甲基乙酰胺500g，将所有称取物放入研磨机中进行研磨，研磨转速为1500r/min，研磨时间为20min，之后将共混物放入烘箱内，在140℃下烘干3h，再将烘烤后的共混物与200g茂金属乙烯-辛烯共聚物(POE)和热塑性聚酯弹性体(TPEE)一起放入高速搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为1200r/min，搅拌时间为30min，最后将共混物进行注射挤出，冷却后，切粒得耐低温聚芳醚酮聚合材料。
实施例17
耐低温聚芳醚酮聚合材料的制备：
称取100g纳米蒙脱土，1700g聚醚醚酮(PEEK)和二甲基乙酰胺300g，将所有称取物放入研磨机中进行研磨，研磨转速为1100r/min，研磨时间为20分钟，之后将共混物放入烘箱内，在140℃下烘干3h，再将烘烤后的共混物与200g聚酰胺热塑性弹性体(PATE)一起放入高速搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为1200r/min，搅拌时间为25min，最后将共混物进行注射挤出，冷却后，切粒得耐低温聚芳醚酮聚合材料。
进一步地，对实施例10-17制备得到的耐低温聚芳醚酮聚合材料分别在常温下和-60℃下进行力学性能的测试。测试结果如表2-3所示。
表2耐低温聚芳醚酮聚合材料在常温下的力学性能
Figure BDA0003310551660000211
Figure BDA0003310551660000221
表3耐低温聚芳醚酮聚合材料在-60℃下24h后的力学性能
Figure BDA0003310551660000222
进一步地，由表2和表3可知，本发明提供的耐低温聚芳醚酮聚合材料在常温下的拉伸强度为189～204MPa，断裂伸长率为65～80％，简支梁缺口冲击强度为7.3～8.8kJ/m2，弯曲强度为190～220MPa；而耐低温聚芳醚酮聚合材料在-60℃下24h后的拉伸强度为170～184MPa，断裂伸长率为59～72％，简支梁缺口冲击强度为6.6～8.0kJ/m2，弯曲强度为172～198MPa。本发明所述耐低温聚芳醚酮聚合材料在低温环境下其高的力学性能并产生较大的降低，说明本发明提供的耐低温聚芳醚酮聚合材料在常温下具有优良的力学性能，同时在低温环境下也保证了其高的力学性能，达到了一些在低温环境下材料的使用要求。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种耐低温聚芳醚酮聚合材料，其特征在于，包括以下原料：分散剂、填料、基底聚合物、耐低温热塑性弹性体；
所述原料的添加量为：分散剂与填料的质量比为1～5∶1，填料质量占总混合物质量的比值≥0.01，基底聚合物与耐低温热塑性弹性体的质量比≥2.5，耐低温热塑性弹性体质量占总混合物质量的比值≤0.2。
2.根据权利要求1所述的一种耐低温聚芳醚酮聚合材料，其特征在于，所述分散剂与填料的质量比为1～3∶1，填料质量占总混合物质量的比值≥0.05，基底聚合物与耐低温热塑性弹性体的质量比≥3，耐低温热塑性弹性体质量占总混合物质量的比值≤0.2。
3.根据权利要求1所述的一种耐低温聚芳醚酮聚合材料，其特征在于，所述分散剂与填料的质量比为1～2∶1，填料质量占总混合物质量的比值≥0.1，基底聚合物与耐低温热塑性弹性体的质量比≥8，耐低温热塑性弹性体质量占总混合物质量的比值≤0.2。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种耐低温聚芳醚酮聚合材料，其特征在于，所述分散剂为乙醇、甲基丙烯酸甲酯、甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺中的一种或几种；所述填料为碳纳米管、纳米二氧化硅、纳米蒙脱土、滑石粉、碳酸钙中的一种或几种；所述基底聚合物为聚芳醚酮；所述耐低温热塑性弹性体为茂金属乙烯-辛烯共聚物、热塑性聚酯弹性体、聚酰胺热塑性弹性体中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种耐低温聚芳醚酮聚合材料，其特征在于，所述基底聚合物的结晶度≥20％，玻璃化转变温度为130～165℃，熔点≤380℃，玻璃化转变温度与熔点的差值≤200℃，拉伸强度≥100MPa，断裂伸长率≥30％，弯曲强度≥160MPa，简支梁缺口冲击强度≥5.0kJ/m2，熔体质量流动速率≥10g/10min；所述耐低温热塑性弹性体的玻璃化转变温度为120～150℃。
6.权利要求1～5任一项所述耐低温聚芳醚酮聚合材料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
(1)将分散剂与填料进行共混，得到共混物A；
(2)将步骤(1)得到的共混物A与基底聚合物进行研磨，将研磨分散后的混合物进行烘烤处理，得共混物B；
(3)将步骤(2)得到的共混物B与耐低温热塑性弹性体放入高速搅拌机内进行共混，然后将共混物进行注射挤出，冷却后切粒，即得耐低温聚芳醚酮聚合材料；
其中，分散剂与填料的质量比为1～5∶1，填料质量占总混合物质量的比值≥0.01，基底聚合物与耐低温热塑性弹性体的质量比≥2.5，耐低温热塑性弹性体质量占总混合物质量的比值≤0.2。
7.根据权利要求6所述的耐低温聚芳醚酮聚合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的研磨转速为1000～1500r/min，研磨时间为15～25min；所述步骤(2)中的烘烤温度为140～180℃，烘烤时间为1～4h；所述步骤(3)中的搅拌转速为1000～1500r/min，搅拌时间为20～30min。
8.根据权利要求6所述的耐低温聚芳醚酮聚合材料的制备方法，其特征在于，所述分散剂与填料的质量比为1～3∶1，填料质量占总混合物质量的比值≥0.05，基底聚合物与耐低温热塑性弹性体的质量比≥3，耐低温热塑性弹性体质量占总混合物质量的比值≤0.2。
9.根据权利要求6所述的耐低温聚芳醚酮聚合材料的制备方法，其特征在于，所述分散剂与填料的质量比为1～2∶1，填料质量占总混合物质量的比值≥0.1，基底聚合物与耐低温热塑性弹性体的质量比≥8，耐低温热塑性弹性体质量占总混合物质量的比值≤0.2。
10.根据权利要求6所述的耐低温聚芳醚酮聚合材料的制备方法，其特征在于，所述分散剂为乙醇、甲基丙烯酸甲酯、甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺中的一种或几种；所述填料为碳纳米管、纳米二氧化硅、纳米蒙脱土、滑石粉、碳酸钙中的一种或几种；所述基底聚合物为聚芳醚酮；所述耐低温热塑性弹性体为茂金属乙烯-辛烯共聚物、热塑性聚酯弹性体、聚酰胺热塑性弹性体中的一种或几种；
所述基底聚合物的结晶度≥20％，玻璃化转变温度为130～165℃，熔点≤380℃，玻璃化转变温度与熔点的差值≤200℃，拉伸强度≥100MPa，断裂伸长率≥30％，弯曲强度≥160MPa，简支梁缺口冲击强度≥5.0kJ/m2，熔体质量流动速率≥10g/10min；所述耐低温热塑性弹性体的玻璃化转变温度为120～150℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114561081A (zh) * 2022-04-21 2022-05-31 佛山市达孚新材料有限公司 一种高刚性聚醚醚酮薄膜及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104788896A (zh) * 2015-04-27 2015-07-22 吉林省中研高性能工程塑料股份有限公司 一种防静电聚醚醚酮复合材料及其制备方法
CN107245218A (zh) * 2016-12-28 2017-10-13 沈阳化工大学 一种含释迦牟尼结构交联剂同质异构改性peek及其制备方法
WO2019198771A1 (ja) * 2018-04-13 2019-10-17 Ａｇｃ株式会社 樹脂組成物、成形体及びその用途

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104788896A (zh) * 2015-04-27 2015-07-22 吉林省中研高性能工程塑料股份有限公司 一种防静电聚醚醚酮复合材料及其制备方法
CN107245218A (zh) * 2016-12-28 2017-10-13 沈阳化工大学 一种含释迦牟尼结构交联剂同质异构改性peek及其制备方法
WO2019198771A1 (ja) * 2018-04-13 2019-10-17 Ａｇｃ株式会社 樹脂組成物、成形体及びその用途

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114561081A (zh) * 2022-04-21 2022-05-31 佛山市达孚新材料有限公司 一种高刚性聚醚醚酮薄膜及其制备方法
CN114561081B (zh) * 2022-04-21 2022-09-13 佛山市达孚新材料有限公司 一种高刚性聚醚醚酮薄膜及其制备方法

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