硼酸聚芳醚酮改性硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】硼酸聚芳醚酮改性硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料及其制備方法，屬于高分子及其復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮(PEEK)復(fù)合材料、一種含硼酸聚芳醚酮偶聯(lián)劑及用其改性硼酸鋁晶須進(jìn)而得到硼酸聚芳醚酮改性硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料及其制備方法。所述的硼酸聚芳醚酮改性硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料，按各組分和100.0wt％計(jì)算，含64～93wt％聚醚醚酮樹脂、2～6wt％硼酸聚芳醚酮偶聯(lián)劑和5～30wt％硼酸鋁晶須增強(qiáng)材料。將其經(jīng)高溫注射機(jī)塑化熔融、注射、充模、冷卻定型、脫模得到模具型腔形狀和尺寸的各種制品，可以廣泛地應(yīng)用在航空航天、武器裝備和其他民用高【技術(shù)領(lǐng)域】，諸如耐高溫接插件、各種機(jī)械零部件等。
【專利說明】硼酸聚芳醚酮改性硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子及其復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮(PEEK)復(fù)合材料、一種含硼酸聚芳醚酮偶聯(lián)劑及用其改性硼酸鋁晶須進(jìn)而得到硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮(PEEK)復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)技術(shù)水平的發(fā)展，生產(chǎn)設(shè)備、大型儀器等的集群規(guī)模和自動(dòng)化程度越來越高，同時(shí)對(duì)能夠連續(xù)安全生產(chǎn)設(shè)備的需求也越來越大，傳統(tǒng)的金屬材料及金屬修復(fù)方法為主的設(shè)備維護(hù)技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高新設(shè)備對(duì)材料的要求，高分子復(fù)合材料以其優(yōu)異的性能受到越來越多的重視。聚醚醚酮樹脂(Poly Ether Ether Ketone,簡稱PEEK樹脂)是由4，4'-二氟二苯甲酮和對(duì)苯二酚在堿金屬碳酸鹽的作用下，以二苯砜作為溶劑進(jìn)行親核縮聚反應(yīng)制備的一種半結(jié)晶的芳香族熱塑性工程塑料。PEEK具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(143°C )和熔點(diǎn)(340°C )，負(fù)載熱變形溫度高達(dá)316°C (30%玻璃纖維或碳纖維增強(qiáng)牌號(hào))，可在250°C條件下長期使用，與其他耐高溫塑料(如TP1、PPS、PTFE和PPO等)相比，使用上限溫度高出近50°C。聚醚醚酮的應(yīng)用范圍十分廣泛，涉及軍用、航天航空等多個(gè)領(lǐng)域。隨著科技的進(jìn)步，要求材料具有作為結(jié)構(gòu)件的機(jī)械性能，在這種情況下，單一的純樹脂很難滿足日益增多的使用要求，因而對(duì)其增強(qiáng)改性就變得十分必要。
[0003]硼酸鋁晶須具有高的彈性模量、良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性、耐化學(xué)藥品性、耐酸性、電絕緣性、中子吸收 及與金屬共價(jià)性。近年來，被廣泛應(yīng)用于熱固性樹脂、水泥、陶瓷和金屬基(鋁基、鎂基)的補(bǔ)強(qiáng)劑。硼酸鋁晶須不但性能優(yōu)異，而且價(jià)格低廉，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于碳化硅晶須，幾乎是它價(jià)格的1/20。自Sugnuma等人于1990年首次報(bào)道了硼酸鋁晶須增強(qiáng)鋁復(fù)合材料的研究結(jié)果以來，硼酸鋁晶須增強(qiáng)復(fù)合材料的研究引起了廣泛重視。我國在硼酸鋁晶須的合成和增強(qiáng)增韌復(fù)合材料的研究方面已經(jīng)具備相當(dāng)?shù)膶?shí)力，在不遠(yuǎn)的將來，硼酸鋁晶須將會(huì)在增強(qiáng)熱塑性樹脂、熱固性樹脂等方面得到非常廣泛的應(yīng)用。
[0004]本發(fā)明的目的是制備硼酸聚芳醚酮偶聯(lián)劑及硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料，利用硼酸聚芳醚酮既能與晶須表面反應(yīng)又與聚醚醚酮具有良好相容性的特性來改善硼酸鋁晶須與聚醚醚酮的界面相互作用。與本發(fā)明有關(guān)的技術(shù)背景是:美國專利“Slidingpart, mechanical seal, faucet valve,and rolling support device each including thesliding part， US8695634”，“Collective mounting method of electronic componentsand manufacturing method of electronic component-embedded substrate，US8544167”，“Wiring structure of printed wiring board and method for manufacturing the same，US8227710”。釆用硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮作為支撐裝置主體材料、電子元件面板及印刷線路板使用等，但并未對(duì)制備方法進(jìn)行說明也沒有對(duì)硼酸鋁晶須進(jìn)行改性。本發(fā)明釆用含硼酸聚芳醚酮對(duì)硼酸鋁晶須進(jìn)行改性，進(jìn)一步將硼酸鋁晶須加入到聚醚醚酮中釆用熔融擠出的方式進(jìn)行復(fù)合改性的方法至今未見報(bào)道。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明所述的硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料，按各組分和100wt%計(jì)算，由70~95wt%結(jié)構(gòu)式如(I )所示的基體樹脂聚醚醚酮，5~30wt%增強(qiáng)材料硼酸鋁晶須組成。
[0007]基體樹脂為聚醚醚酮(PEEK)，熔融指數(shù)為20~200g/10min (將聚醚醚酮原料置入小槽中，槽末接有細(xì)管，細(xì)管直徑為3mm,管長為8mm。加熱380°C后,聚醚醚酮上端藉由5千克砝碼施加負(fù)荷向下壓擠，量測聚醚醚酮在10分鐘內(nèi)所被擠出的重量)，其結(jié)構(gòu)式如(I )所不(具體制備方法見發(fā)明專利 “Thermoplastic aromatic poly e ther ketones,US4320224”，PEEK熔融指數(shù)的調(diào)整可以通過改變聚合時(shí)兩種單體對(duì)苯二酚與4，4'- 二氟二苯甲酮的投料比來實(shí)現(xiàn))，η表示聚合度且為大于等于I的整數(shù)。
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料，其特征在于:按各組分和100wt%計(jì)算，由70~95?1:%結(jié)構(gòu)式如(I )所示的基體樹脂聚醚醚酮和5~30wt%增強(qiáng)材料硼酸招晶須組成，η表示聚合度且為大于等于I的整數(shù)，
2.權(quán)利要求1所述的硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:按最終產(chǎn)物各組分和100.0wt%計(jì)算,稱取70~95?1:%結(jié)構(gòu)式如(I )所示的聚醚醚酮樹脂和5~30wt%硼酸鋁晶須預(yù)混后干燥處理，將干燥好的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中在300~380°C條件下熔融后擠出料條，料條經(jīng)傳送帶輸送、空氣冷卻、牽入滾刀切粒機(jī)，得到直徑為2~4mm、長度為4~6mm的圓柱狀顆粒，即硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料。
3.一種硼酸聚芳醚酮改性硼酸鋁晶須，其特征在于:按各組分和100wt%計(jì)算，由2~6wt%結(jié)構(gòu)式如(II )所示的硼酸聚芳醚酮偶聯(lián)劑和94~98wt%硼酸鋁晶須組成，
4.權(quán)利要求3所述的硼酸聚芳醚酮改性硼酸鋁晶須的制備方法，其特征在于:按最終產(chǎn)物各組分和100.0wt%計(jì)算，稱取2~6wt%的結(jié)構(gòu)式如(II )所示硼酸聚芳醚酮偶聯(lián)劑裝入到放有攪拌子的容器中，加入與硼酸聚芳醚酮偶聯(lián)劑質(zhì)量體積比為Ig:100~200mL的有機(jī)溶劑溶解，再稱取經(jīng)120~130°C真空條件下處理10~20小時(shí)后的94~98wt%的硼酸鋁晶須加入到上述溶液中，攪拌6~10小時(shí)后再加熱回流2~4小時(shí)，冷卻后過濾，120~130°C干燥10~20小時(shí)，即得到硼酸聚芳醚酮改性硼酸鋁晶須。
5.如權(quán)利要求4所述的硼酸聚芳醚酮改性硼酸鋁晶須的制備方法，其特征在于:是將含硼酸酯聚芳醚酮裝入到放有攪拌子的容器中，加入含硼酸酯聚芳醚酮質(zhì)量體積比為1:50~100的有機(jī)溶劑溶解，再加入硼酸酯聚芳醚酮中硼酸酯摩爾量15~20倍的高碘酸鈉，然后逐滴滴入有機(jī)溶劑體積0.05~0.2倍的蒸餾水，在80~100°C的條件下攪拌12~20h，旋蒸除去溶劑，分別用甲醇和蒸餾水煮5~8遍，抽真空后烘干，即得到結(jié)構(gòu)式如(II )所示的硼酸聚芳醚酮偶聯(lián)劑；所用的有機(jī)溶劑是三氯甲烷、四氫呋喃或二氧六環(huán)。
6.一種硼酸聚芳醚酮改性硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料，其特征在于:按各組分和100.0wt%計(jì)算，由64~93wt%結(jié)構(gòu)式如(I )所示的聚醚醚酮樹脂、2~6wt%的結(jié)構(gòu)式如(II )所示的硼酸聚芳醚酮偶聯(lián)劑和5~30wt%硼酸鋁晶須增強(qiáng)材料組成。
7.權(quán)利要求6所述的硼酸聚芳醚酮改性硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:按各組分和100.0wt %計(jì)算,稱取64~93wt%的結(jié)構(gòu)式如(I )所示的聚醚醚酮樹脂和7~36wt %的權(quán)利要求3所述的硼酸聚芳醚酮改性硼酸鋁晶須預(yù)混后干燥處理，將干燥好的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中在300~380°C條件下熔融后擠出料條，料條經(jīng)傳送帶輸送、空氣冷卻、牽入滾刀切粒機(jī)，得到直徑為2~4_、長度為4~6_的圓柱狀顆粒，即硼酸聚芳醚酮改性硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料。
8.權(quán)利要求1所述的硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料在制備耐高溫接插件或各種機(jī)械零部件方面的應(yīng)用。
9.權(quán)利要求3所述的硼酸聚芳醚酮改性硼酸鋁晶須在制備耐高溫接插件或各種機(jī)械零部件方面的應(yīng)用。
10.權(quán)利要求6所述的硼酸聚芳醚酮改性硼酸鋁晶須增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料在制備耐高溫接插件或各種機(jī) 械零部件方面的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C08K9/04GK104017325SQ201410255367
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】姜振華, 王永鵬, 張海博, 林英健, 朱軒伯 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)