CN115216133A - 一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域,且公开了一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,将聚苯醚、改性聚苯醚、尼龙66、抗氧剂、抗菌剂、分散剂混合,熔融共混、挤出、造粒,得到高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料,改性聚苯醚中的纳米二氧化硅具有纳米尺寸效应,机械性能良好,能够使聚苯醚基体产生大面积屈服,促进基体的脆韧性转化,提高基体的机械性能,聚苯醚、改性聚苯醚和尼龙66共混,能够生成嵌段或接枝共聚物,逐渐形成连续的网络状结构,实现了增容的作用,提高了聚苯醚基体的加工性能,表现出力学性能提高,制备得到的供水管能够很好的适应高压力强度。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,具体为一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法。
背景技术
目前常用的供水管道材料通常是通过将合成树脂加工成型而制成,具有耐腐蚀性好、无毒无味的特点,主要采用聚氯乙烯材料、高密度聚乙烯材料、聚丙烯材料等,在市政给排水、工业给排水等领域有着广泛的应用,但聚氯乙烯材料容易滋生细菌,卫生性能难持久保证,且管道脆性大;高密度聚乙烯广泛用于塑料管道领域,但其强度较低;聚丙烯材料在建筑和室内供水领域使用比较广泛,但其承压能力一般,需将管道壁厚做厚,才能承受更大的压力,同时管道刚性不足,耐热性能较差。
聚苯醚是一种综合性能优良的工程塑料,无毒、具有强度高、阻燃性好、耐腐蚀性好、耐水、耐热、抗蠕变性强等优点,且具有较好的卫生性能,符合塑料管道所必须的性能,但聚苯醚材料流动性能差,加工性能和抗冲击性能较差,通过对聚苯醚材料进行改性,可克服聚苯醚用于供水管道所面临的问题。中国专利CN104059350B公开了一种用于管道的改性聚苯醚材料,通过加入其它树脂和纳米碳酸钙和聚苯醚混合,制备得到的改性聚苯醚材料具有很好的耐热性和耐腐蚀性,加工性能有所提高,但改性聚苯醚材料中容易发生混合不均匀的现象,对材料的力学性能和综合性能有很大的影响。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,解决了聚苯醚复合材料供水管道加工性差的问题,得到了具有高抗压和高强度的供水管道。
为了实现上述目的,本发明公开了一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、将去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、纳米二氧化硅、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声混合均匀,发生反应,反应的温度为65-80℃,反应的时间为8-12h,反应结束后,抽滤,使用去离子水和乙醇洗涤,洗涤后,在55-60℃真空干燥箱中真空干燥6-12h,得到烯基化二氧化硅;
步骤二、将聚苯醚(PPO)、烯基化二氧化硅、苯乙烯、马来酸酐、引发剂混合均匀,进行熔融接枝反应,反应结束后,冷却,得到改性聚苯醚;
步骤三、将聚苯醚、改性聚苯醚、尼龙66、抗氧剂、抗菌剂、分散剂在混料机中混合,混料机的转速为550-650rpm/min,混料的时间为3-5min,混合均匀后,转移到双螺杆挤出机中,进行挤出,造粒,干燥,均化后得到高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料。
优选地,所述步骤一中去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、纳米二氧化硅、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为750-1250:3-5:100:10-18。
优选地,所述步骤二中聚苯醚、烯基化二氧化硅、苯乙烯、马来酸酐、引发剂的质量比为100:3-7:5-18:6-24:0.5-1.2。
优选地,所述步骤二中熔融接枝反应在转矩流变仪中进行,熔融接枝反应过程中,转速为60-75rpm/min,熔融接枝反应的温度为225-245℃,熔融接枝反应的时间为7-12min。
优选地,所述步骤二中引发剂为过氧化二异丙苯。
优选地,所述步骤三中聚苯醚、改性聚苯醚、尼龙66、抗氧剂、抗菌剂、分散剂的质量比为100:15-35:6-20:0.1-0.4:0.8-1.5:0.4-0.8。
优选地,所述步骤三中抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1098中的一种。
优选地,所述步骤三中抗菌剂包括8-羟基喹啉酮、聚六亚甲基双胍、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种。
优选地,所述步骤三中分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇中的一种。
优选地,所述步骤三中螺杆的转速为250-300rpm/min,双螺杆挤出机机头处的温度为190-210℃,挤出的温度为245-265℃。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1、本发明中先使用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷对纳米二氧化硅进行改性,在去离子水溶剂中,乳化剂十二烷基硫酸钠作用下,在纳米二氧化硅表面引入烯基,得到烯基化二氧化硅,将聚苯醚、烯基化二氧化硅、苯乙烯、马来酸酐、引发剂过氧化二异丙苯进行熔融接枝反应,聚苯醚和马来酸酐反应,在表面引入烯基,再和苯乙烯、烯基化二氧化硅在引发剂过氧化二异丙苯作用下发生熔融接枝反应,得到改性聚苯醚,将聚苯醚、改性聚苯醚、尼龙66、抗氧剂、抗菌剂、分散剂混合均匀后,在双螺杆挤出机中进行熔融共混,得到高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料,加入抗菌剂后,能够提高聚苯醚复合材料的抗菌性能,做供水管道用材料时,具有优良的抗菌效果。
2、本发明中使用的纳米二氧化硅具有纳米尺寸效应,机械性能良好,在受到外力拉伸时,能够使聚苯醚基体产生大面积屈服,促进基体的脆韧性转化,提高基体的机械性能,同时通过接枝的方法,将纳米二氧化硅接枝到聚苯醚上,有效避免了纳米二氧化硅的团聚,使得纳米二氧化硅能够均匀的分散在聚苯醚基体中,同时苯乙烯类热塑性塑料具有优良的耐候性、耐热性、耐压缩变形性,能够很好的提高聚苯醚基体的综合性能,将聚苯醚、改性聚苯醚和尼龙66共混,能够生成嵌段或接枝共聚物,逐渐形成连续的网络状结构,实现了增容的作用,提高了聚苯醚基体的加工性能,同时使得分散更加均匀,同时分散相间的粘结力更强,表现出力学性能提高,能够更好的传递应力作用,共混后能够提供更多的应力集中点,促使聚苯醚和尼龙66产生大量的银纹、剪切带消耗能量,而聚苯醚由于主链上含有大量的苯环,在刚性高分子链范畴,加入尼龙66后能够改善这一缺陷,尼龙66具有柔性长链能够改善聚苯醚基体的刚性,在受到外力作用时,能够吸收更多的外力作用,聚苯醚复合材料表现出很强的力学性能,制备得到的供水管能够很好的适应高压力强度。
附图说明
图1是本发明中制备高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的流程图;
图2是本发明中试样1-8对应的聚苯醚复合材料的拉伸强度和断裂伸长率测试图;
图3是本发明中试样1-8对应的聚苯醚复合材料的冲击强度测试图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,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
一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将质量比为750:3:100:10的去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、纳米二氧化硅、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声混合均匀,发生反应,反应的温度为65℃,反应的时间为12h,反应结束后,抽滤,使用去离子水和乙醇洗涤,洗涤后,在55℃真空干燥箱中真空干燥12h,得到烯基化二氧化硅;
(2)将质量比为100:3:5:6:0.5聚苯醚、烯基化二氧化硅、苯乙烯、马来酸酐、引发剂过氧化二异丙苯混合均匀,加入到转矩流变仪中进行熔融接枝反应,熔融接枝反应过程中转矩流变仪的转速为60rpm/min,熔融接枝反应的温度为225℃,熔融接枝反应的时间为12min,反应结束后,冷却,得到改性聚苯醚;
(3)将质量比为100:15:6:0.1:0.8:0.4聚苯醚、改性聚苯醚、尼龙66、抗氧剂1010、抗菌剂聚六亚甲基双胍、分散剂聚乙烯吡咯烷酮在混料机中混合,混料机的转速为550rpm/min,混料的时间为5min,混合均匀后,转移到双螺杆挤出机中,挤出,螺杆的转速为250rpm/min,双螺杆挤出机机头处的温度为190℃,挤出的温度为245℃,造粒,干燥,均化后得到高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料。
实施例2
一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将质量比为900:3.5:100:12的去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、纳米二氧化硅、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声混合均匀,发生反应,反应的温度为70℃,反应的时间为10h,反应结束后,抽滤,使用去离子水和乙醇洗涤,洗涤后,在55℃真空干燥箱中真空干燥10h,得到烯基化二氧化硅;
(2)将质量比为100:4:8:10:0.7聚苯醚、烯基化二氧化硅、苯乙烯、马来酸酐、引发剂过氧化二异丙苯混合均匀,加入到转矩流变仪中进行熔融接枝反应,熔融接枝反应过程中转矩流变仪的转速为65rpm/min,熔融接枝反应的温度为230℃,熔融接枝反应的时间为8min,反应结束后,冷却,得到改性聚苯醚;
(3)将质量比为100:20:9:0.18:1:0.5聚苯醚、改性聚苯醚、尼龙66、抗氧剂1010、抗菌剂聚六亚甲基双胍、分散剂聚乙烯吡咯烷酮在混料机中混合,混料机的转速为580rpm/min,混料的时间为4min,混合均匀后,转移到双螺杆挤出机中,挤出,螺杆的转速为260rpm/min,双螺杆挤出机机头处的温度为195℃,挤出的温度为250℃,造粒,干燥,均化后得到高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料。
实施例3
一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将质量比为1050:4:100:14的去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、纳米二氧化硅、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声混合均匀,发生反应,反应的温度为70℃,反应的时间为10h,反应结束后,抽滤,使用去离子水和乙醇洗涤,洗涤后,在55℃真空干燥箱中真空干燥10h,得到烯基化二氧化硅;
(2)将质量比为100:5:11:15:0.9聚苯醚、烯基化二氧化硅、苯乙烯、马来酸酐、引发剂过氧化二异丙苯混合均匀,加入到转矩流变仪中进行熔融接枝反应,熔融接枝反应过程中转矩流变仪的转速为68rpm/min,熔融接枝反应的温度为235℃,熔融接枝反应的时间为9min,反应结束后,冷却,得到改性聚苯醚;
(3)将质量比为100:25:13:0.25:1.2:0.6聚苯醚、改性聚苯醚、尼龙66、抗氧剂1010、抗菌剂聚六亚甲基双胍、分散剂聚乙烯吡咯烷酮在混料机中混合,混料机的转速为600rpm/min,混料的时间为4min,混合均匀后,转移到双螺杆挤出机中,挤出,螺杆的转速为270rpm/min,双螺杆挤出机机头处的温度为200℃,挤出的温度为255℃,造粒,干燥,均化后得到高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料。
实施例4
一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将质量比为1200:4.5:100:16的去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、纳米二氧化硅、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声混合均匀,发生反应,反应的温度为75℃,反应的时间为10h,反应结束后,抽滤,使用去离子水和乙醇洗涤,洗涤后,在60℃真空干燥箱中真空干燥10h,得到烯基化二氧化硅;
(2)将质量比为100:6:15:20:1.1聚苯醚、烯基化二氧化硅、苯乙烯、马来酸酐、引发剂过氧化二异丙苯混合均匀,加入到转矩流变仪中进行熔融接枝反应,熔融接枝反应过程中转矩流变仪的转速为72rpm/min,熔融接枝反应的温度为240℃,熔融接枝反应的时间为10min,反应结束后,冷却,得到改性聚苯醚;
(3)将质量比为100:30:16:0.35:1.4:0.7聚苯醚、改性聚苯醚、尼龙66、抗氧剂1010、抗菌剂聚六亚甲基双胍、分散剂聚乙烯吡咯烷酮在混料机中混合,混料机的转速为620rpm/min,混料的时间为4min,混合均匀后,转移到双螺杆挤出机中,挤出,螺杆的转速为285rpm/min,双螺杆挤出机机头处的温度为205℃,挤出的温度为260℃,造粒,干燥,均化后得到高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料。
实施例5
一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将质量比为1250:5:100:18的去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、纳米二氧化硅、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声混合均匀,发生反应,反应的温度为80℃,反应的时间为8h,反应结束后,抽滤,使用去离子水和乙醇洗涤,洗涤后,在60℃真空干燥箱中真空干燥6h,得到烯基化二氧化硅;
(2)将质量比为100:7:18:24:1.2聚苯醚、烯基化二氧化硅、苯乙烯、马来酸酐、引发剂过氧化二异丙苯混合均匀,加入到转矩流变仪中进行熔融接枝反应,熔融接枝反应过程中转矩流变仪的转速为75rpm/min,熔融接枝反应的温度为245℃,熔融接枝反应的时间为7min,反应结束后,冷却,得到改性聚苯醚;
(3)将质量比为100:35:20:0.4:1.5:0.8聚苯醚、改性聚苯醚、尼龙66、抗氧剂1010、抗菌剂聚六亚甲基双胍、分散剂聚乙烯吡咯烷酮在混料机中混合,混料机的转速为650rpm/min,混料的时间为3min,混合均匀后,转移到双螺杆挤出机中,挤出,螺杆的转速为300rpm/min,双螺杆挤出机机头处的温度为210℃,挤出的温度为265℃,造粒,干燥,均化后得到高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料。
实施例6
一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将质量比为1200:4.5:100:16的去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、纳米二氧化硅、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声混合均匀,发生反应,反应的温度为75℃,反应的时间为10h,反应结束后,抽滤,使用去离子水和乙醇洗涤,洗涤后,在60℃真空干燥箱中真空干燥10h,得到烯基化二氧化硅;
(2)将质量比为100:6:15:20:1.1聚苯醚、烯基化二氧化硅、苯乙烯、马来酸酐、引发剂过氧化二异丙苯混合均匀,加入到转矩流变仪中进行熔融接枝反应,熔融接枝反应过程中转矩流变仪的转速为72rpm/min,熔融接枝反应的温度为240℃,熔融接枝反应的时间为10min,反应结束后,冷却,得到改性聚苯醚;
(3)将质量比为100:30:16:0.35:1.4:0.7聚苯醚、改性聚苯醚、尼龙66、抗氧剂168、抗菌剂聚六亚甲基双胍、分散剂聚乙烯吡咯烷酮在混料机中混合,混料机的转速为620rpm/min,混料的时间为4min,混合均匀后,转移到双螺杆挤出机中,挤出,螺杆的转速为285rpm/min,双螺杆挤出机机头处的温度为205℃,挤出的温度为260℃,造粒,干燥,均化后得到高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料。
实施例7
一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将质量比为1200:4.5:100:16的去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、纳米二氧化硅、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声混合均匀,发生反应,反应的温度为75℃,反应的时间为10h,反应结束后,抽滤,使用去离子水和乙醇洗涤,洗涤后,在60℃真空干燥箱中真空干燥10h,得到烯基化二氧化硅;
(2)将质量比为100:6:15:20:1.1聚苯醚、烯基化二氧化硅、苯乙烯、马来酸酐、引发剂过氧化二异丙苯混合均匀,加入到转矩流变仪中进行熔融接枝反应,熔融接枝反应过程中转矩流变仪的转速为72rpm/min,熔融接枝反应的温度为240℃,熔融接枝反应的时间为10min,反应结束后,冷却,得到改性聚苯醚;
(3)将质量比为100:30:16:0.35:1.4:0.7聚苯醚、改性聚苯醚、尼龙66、抗氧剂1076、抗菌剂聚六亚甲基双胍、分散剂聚乙烯吡咯烷酮在混料机中混合,混料机的转速为620rpm/min,混料的时间为4min,混合均匀后,转移到双螺杆挤出机中,挤出,螺杆的转速为285rpm/min,双螺杆挤出机机头处的温度为205℃,挤出的温度为260℃,造粒,干燥,均化后得到高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料。
实施例8
一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将质量比为1200:4.5:100:16的去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、纳米二氧化硅、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声混合均匀,发生反应,反应的温度为75℃,反应的时间为10h,反应结束后,抽滤,使用去离子水和乙醇洗涤,洗涤后,在60℃真空干燥箱中真空干燥10h,得到烯基化二氧化硅;
(2)将质量比为100:6:15:20:1.1聚苯醚、烯基化二氧化硅、苯乙烯、马来酸酐、引发剂过氧化二异丙苯混合均匀,加入到转矩流变仪中进行熔融接枝反应,熔融接枝反应过程中转矩流变仪的转速为72rpm/min,熔融接枝反应的温度为240℃,熔融接枝反应的时间为10min,反应结束后,冷却,得到改性聚苯醚;
(3)将质量比为100:30:16:0.35:1.4:0.7聚苯醚、改性聚苯醚、尼龙66、抗氧剂1010、抗菌剂8-羟基喹啉酮、分散剂聚乙烯吡咯烷酮在混料机中混合,混料机的转速为620rpm/min,混料的时间为4min,混合均匀后,转移到双螺杆挤出机中,挤出,螺杆的转速为285rpm/min,双螺杆挤出机机头处的温度为205℃,挤出的温度为260℃,造粒,干燥,均化后得到高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料。
实施例9
一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将质量比为1200:4.5:100:16的去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、纳米二氧化硅、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声混合均匀,发生反应,反应的温度为75℃,反应的时间为10h,反应结束后,抽滤,使用去离子水和乙醇洗涤,洗涤后,在60℃真空干燥箱中真空干燥10h,得到烯基化二氧化硅;
(2)将质量比为100:6:15:20:1.1聚苯醚、烯基化二氧化硅、苯乙烯、马来酸酐、引发剂过氧化二异丙苯混合均匀,加入到转矩流变仪中进行熔融接枝反应,熔融接枝反应过程中转矩流变仪的转速为72rpm/min,熔融接枝反应的温度为240℃,熔融接枝反应的时间为10min,反应结束后,冷却,得到改性聚苯醚;
(3)将质量比为100:30:16:0.35:1.4:0.7聚苯醚、改性聚苯醚、尼龙66、抗氧剂1010、抗菌剂十二烷基二甲基苄基氯化铵、分散剂聚乙烯吡咯烷酮在混料机中混合,混料机的转速为620rpm/min,混料的时间为4min,混合均匀后,转移到双螺杆挤出机中,挤出,螺杆的转速为285rpm/min,双螺杆挤出机机头处的温度为205℃,挤出的温度为260℃,造粒,干燥,均化后得到高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料。
对比例1
一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将质量比为1200:4.5:100:16的去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、纳米二氧化硅、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声混合均匀,发生反应,反应的温度为75℃,反应的时间为10h,反应结束后,抽滤,使用去离子水和乙醇洗涤,洗涤后,在60℃真空干燥箱中真空干燥10h,得到烯基化二氧化硅;
(2)将质量比为100:30:16:0.35:1.4:0.7聚苯醚、烯基化二氧化硅、尼龙66、抗氧剂1010、抗菌剂聚六亚甲基双胍、分散剂聚乙烯吡咯烷酮在混料机中混合,混料机的转速为620rpm/min,混料的时间为4min,混合均匀后,转移到双螺杆挤出机中,挤出,螺杆的转速为285rpm/min,双螺杆挤出机机头处的温度为205℃,挤出的温度为260℃,造粒,干燥,均化后得到高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料。
对比例2
一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将质量比为100:30:16:0.35:1.4:0.7聚苯醚、纳米二氧化硅、尼龙66、抗氧剂1010、抗菌剂聚六亚甲基双胍、分散剂聚乙烯吡咯烷酮在混料机中混合,混料机的转速为620rpm/min,混料的时间为4min,混合均匀后,转移到双螺杆挤出机中,挤出,螺杆的转速为285rpm/min,双螺杆挤出机机头处的温度为205℃,挤出的温度为260℃,造粒,干燥,均化后得到高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料。
对比例3
一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将质量比为1200:4.5:100:16的去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、纳米二氧化硅、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声混合均匀,发生反应,反应的温度为75℃,反应的时间为10h,反应结束后,抽滤,使用去离子水和乙醇洗涤,洗涤后,在60℃真空干燥箱中真空干燥10h,得到烯基化二氧化硅;
(2)将质量比为100:6:15:20:1.1聚苯醚、烯基化二氧化硅、苯乙烯、马来酸酐、引发剂过氧化二异丙苯混合均匀,加入到转矩流变仪中进行熔融接枝反应,熔融接枝反应过程中转矩流变仪的转速为72rpm/min,熔融接枝反应的温度为240℃,熔融接枝反应的时间为10min,反应结束后,冷却,得到改性聚苯醚;
(3)将质量比为100:30:16:0.35:0.7聚苯醚、改性聚苯醚、尼龙66、抗氧剂1010、分散剂聚乙烯吡咯烷酮在混料机中混合,混料机的转速为620rpm/min,混料的时间为4min,混合均匀后,转移到双螺杆挤出机中,挤出,螺杆的转速为285rpm/min,双螺杆挤出机机头处的温度为205℃,挤出的温度为260℃,造粒,干燥,均化后得到高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料。
实施例和对比例中使用的纳米二氧化硅由江苏天行新材料有限公司提供,型号为TSP-H10,粒径为20nm;聚苯醚由蓝星化工新材料股份有限公司芮城分公司提供,Mn=16785g/mol;尼龙66由平顶山神马材料加工有限责任公司提供,型号为FYR2.7,粘度为2.7Pa·s。
对实施例1-5和对比例1-3中制备的高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料进行力学性能测试,其中实施例1-5和对比例1-3制备得到的复合材料命名为试样1-8。
拉伸性能按GB/T 1040.1-2018测试标准进行,使用CMT4101型电子拉力试验机进行测试;缺口冲击强度按GB/T 1843-2008测试标准进行,使用XIJ-5型简支梁冲击试验机进行测试,测试结果如表1所示:
表1聚苯醚复合材料力学性能测试表
根据表1的测试结果可知,试样1-5较试样6-8力学性能有着明显的提高,其中试样5的拉伸强度能达到70.1MPa,冲击强度能达到1079.1J/m2;试样3的断裂伸长率能达到29.9%;试样6中的复合材料中加入了烯基化二氧化硅,未加入改性聚苯醚,复合材料的力学性能有所降低,但较试样7中直接加入纳米二氧化硅,二氧化硅的分散性有着很大的提高,防止了纳米二氧化硅由于团聚而导致聚苯醚复合材料力学性能差;试样8中未加入抗菌剂,对复合材料的力学性能影响较小;试样1-5中,加入的改性聚苯醚的含量有所提高,纳米二氧化硅具有优良的力学性能,能够有效的提高聚苯醚的强度,提高聚苯醚的抗压能力,通过熔融接枝的方法将纳米二氧化硅和聚苯醚、聚苯乙烯接枝,有效改善了聚苯醚的力学性能,避免了纳米二氧化硅的团聚,同时将改性聚苯醚和聚苯醚混合,有效提高了聚苯醚、尼龙66间的相容性,得到的复合材料的力学性能更加优异。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、将去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、纳米二氧化硅、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷超声混合均匀,发生反应,反应的温度为65-80℃,反应的时间为8-12h,反应结束后,抽滤,使用去离子水和乙醇洗涤,洗涤后,在55-60℃真空干燥箱中真空干燥6-12h,得到烯基化二氧化硅;
步骤二、将聚苯醚、烯基化二氧化硅、苯乙烯、马来酸酐、引发剂混合均匀,进行熔融接枝反应,反应结束后,冷却,得到改性聚苯醚;
步骤三、将聚苯醚、改性聚苯醚、尼龙66、抗氧剂、抗菌剂、分散剂在混料机中混合,混料机的转速为550-650rpm/min,混料的时间为3-5min,混合均匀后,转移到双螺杆挤出机中,进行挤出,造粒,干燥,均化后得到高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤一中去离子水、乳化剂十二烷基硫酸钠、纳米二氧化硅、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为750-1250:3-5:100:10-18。
3.根据权利要求1所述的一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤二中聚苯醚、烯基化二氧化硅、苯乙烯、马来酸酐、引发剂的质量比为100:3-7:5-18:6-24:0.5-1.2。
4.根据权利要求1所述的一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤二中熔融接枝反应在转矩流变仪中进行,熔融接枝反应过程中,转速为60-75rpm/min,熔融接枝反应的温度为225-245℃,熔融接枝反应的时间为7-12min。
5.根据权利要求1所述的一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤二中引发剂为过氧化二异丙苯。
6.根据权利要求1所述的一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤三中聚苯醚、改性聚苯醚、尼龙66、抗氧剂、抗菌剂、分散剂的质量比为100:15-35:6-20:0.1-0.4:0.8-1.5:0.4-0.8。
7.根据权利要求1所述的一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤三中抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤三中抗菌剂包括8-羟基喹啉酮、聚六亚甲基双胍、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤三中分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。
10.根据权利要求1所述的一种高压力强度供水管道用聚苯醚复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤三中螺杆的转速为250-300rpm/min,双螺杆挤出机机头处的温度为190-210℃,挤出的温度为245-265℃。
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