本發(fā)明涉及高分子材料領域，具體說是增強增韌復合材料的制備工藝。
背景技術(shù)：
隨著近十幾年來納米材料和納米技術(shù)的飛速發(fā)展，各種聚合物、無機和復合納米纖維結(jié)構(gòu)材料相繼出現(xiàn)。與傳統(tǒng)的纖維材料相比，納米纖維的直徑極細，比表面積極大，這些特性決定了其在復合材料小尺度微觀結(jié)構(gòu)中，作為增強材料具有無可比擬的優(yōu)勢，目前已成為該領域的研究熱點。目前，微米纖維增強復合材料的層間可以引入單層或多層納米纖維組成的二級增強結(jié)構(gòu)，此時納米纖維的主要作用是減少應力集中導致的層間性能不協(xié)調(diào)，而且在不增加復合材料重量和厚度的前提下，使相鄰的兩層具有更強的結(jié)合力。現(xiàn)有技術(shù)中采用聚酯樹脂制備的復合材料的增強增韌能力不夠，影響其使用范圍。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種可提高材料強度的增強增韌復合材料的制備工藝。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種增強增韌復合材料的制備工藝，其包括以下步驟：
一種增強增韌復合材料的制備工藝，其包括以下步驟：
（1）按質(zhì)量分數(shù)將固態(tài)對苯二甲酸、間苯二甲酸、己二酸、三羥甲基丙烷、乙二醇、新戊二醇和三氧化二銻置于密閉容器中混合均勻；
（2）向容器內(nèi)通入氮氣，并對上述混合物料進行攪拌加熱、熔融反應；
（3）然后減小容器內(nèi)壓強，并除去反應中生成的水和小分子產(chǎn)物；
（4）接著加入偏苯三酸酐進行攪拌加熱反應，反應完成得到聚酯樹脂；
（5）將上述聚酯樹脂、玻璃纖維和納米碳酸鈣干燥；
（6）然后加入增韌劑進行攪拌混合；
（7）再將混合物在雙螺桿擠出機上熔融擠出造粒；
（8）接著將造粒后的材料烘干；
（9）最后將烘干后的材料注塑成型，得到增強增韌復合材料。
作為優(yōu)選，按質(zhì)量分數(shù)計所述對苯二甲酸10—20份，間苯二甲酸10—20份，己二酸1—5份，三羥甲基丙烷1—5份，乙二醇1—5份，新戊二醇15—25份，三氧化二銻0.1—0.2份。
作為優(yōu)選，步驟（2）的攪拌加熱是先升溫至100—120℃，然后進行攪拌，再升溫至150—160℃，并保溫20—30min，接著以0.3—0.5℃/min的升溫速率升溫至230—250℃，直至反應完全。
作為優(yōu)選，減小容器內(nèi)壓強可先停止通入氮氣，然后抽出容器內(nèi)的氣體，使真空度小于-98kPa。
作為優(yōu)選，步驟（4）的加熱反應在常壓下進行，加熱溫度為160—200℃。
作為優(yōu)選，按質(zhì)量分數(shù)計所述偏苯三酸酐的加入量為1—2.5份，酸值保持在12—20mgKOH/g。
作為優(yōu)選，上述組分的質(zhì)量含量為：120-150份聚酯樹脂、50-60份玻璃纖維、10-15份納米碳酸鈣、10-20份增韌劑。
作為優(yōu)選，所述增韌劑為乙烯 - 丙烯酸酯。
作為優(yōu)選，所述干燥溫度為100-120℃，干燥時間為4-6h；擠出溫度為200-250℃，螺桿轉(zhuǎn)速為120-150r/min。
作為優(yōu)選，烘干在80℃的真空烘箱進行；注塑成型溫度為150-180℃。
從以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過聚酯樹脂、玻璃纖維和納米碳酸鈣對聚酯樹脂進行改性，其中玻璃纖維和增韌劑可對制備的材料進行增強增韌，而納米碳酸鈣可進一步提高材料的強度，因此本發(fā)明制備的復合材料強度大大提高，應用范圍較廣。
具體實施方式
下面將詳細說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
一種增強增韌復合材料的制備工藝，其包括以下步驟：
按質(zhì)量分數(shù)將固態(tài)對苯二甲酸、間苯二甲酸、己二酸、三羥甲基丙烷、乙二醇、新戊二醇和三氧化二銻置于密閉容器中混合均勻；其中對苯二甲酸和間苯二甲酸可提高產(chǎn)品的硬度、耐候性和耐藥品性能；己二酸可保持產(chǎn)品的普適性和柔韌性；三羥甲基丙烷的甲基的空間位阻效應可屏蔽聚酯的酯基，提高耐水解性，同時可引入分支；新戊二醇具有很好的耐水解性、耐候性，且制備的產(chǎn)品硬而韌，抗污能力強；乙二醇具有較好的普適性和柔韌性；三氧化二銻作為催化劑，可促進縮聚反應的進行，其活性較高。在實施過程中，按質(zhì)量分數(shù)計所述對苯二甲酸10—20份，間苯二甲酸10—20份，己二酸1—5份，三羥甲基丙烷1—5份，乙二醇1—5份，新戊二醇15—25份，三氧化二銻0.1—0.2份。
在加熱前，向容器內(nèi)通入氮氣，以排除容器中的空氣，然后開始對上述混合物料進行加熱，升溫至100—120℃后大部分原料開始熔融，再進行低速攪拌，接著升溫至150—160℃，并保溫20—30min，然后以0.3—0.5℃/min的升溫速率升溫至230—250℃，直至反應完全。本發(fā)明的聚酯樹脂合成分為酯化階段和縮聚階段，酯化階段采用先升溫和恒溫的方式，使酯化反應的正逆反應趨于平衡。為了保證酯化完全，本發(fā)明采用通氮氣的方式將生產(chǎn)的水帶出容器。在升溫酯化階段，由于醇組分的沸點普遍較低，而酯化反應的溫度較高，加上攪拌的作用，醇組分很容易排出，未防止醇的損失，升溫速率選擇較小。升溫酯化后，進行恒溫酯化，此時溫度不宜過低，否則會導致樹脂反應程度低，分子量小，影響涂膜的性能；但穩(wěn)定過高會增加副反應的產(chǎn)生及低聚物的損耗，因此本發(fā)明選用230—250℃進行恒溫酯化。
酯化反應完全后，先停止通入氮氣，然后抽出容器內(nèi)的氣體，使真空度小于-98kPa，并除去反應中生成的水和小分子產(chǎn)物，為下一步地縮聚反應做好準備?？s聚反應在常壓下進行，是在酯化反應產(chǎn)物中加入偏苯三酸酐進行攪拌加熱，加熱溫度為160—200℃，其中，按質(zhì)量分數(shù)計所述偏苯三酸酐的加入量為1—2.5份，酸值保持在12—20mgKOH/g。在縮聚階段，鏈增長主要是在低聚物之間進行，含羥基的低聚體和含羧基的低聚體相互縮聚，如此逐步形成聚合物分子鏈，隨著生成的小分子不斷抽除，聚酯樹脂的分子量不斷提高。本發(fā)明通過熔融縮聚制得聚酯樹脂，由于熔融需采取較高溫度，從而使得低沸點的二元醇容易被排出體系外，可保證投料的準確性。同時，本發(fā)明可克服有機醇損失量較大的缺陷，具有反應迅速、反應過程穩(wěn)定、產(chǎn)物質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點。
接著，按質(zhì)量含量120-150份聚酯樹脂、50-60份玻璃纖維、10-15份納米碳酸鈣、10-20份增韌劑配料，先將聚酯樹脂、玻璃纖維和納米碳酸鈣干燥，干燥溫度為100-120℃，干燥時間為4-6h，可提高擠出效率；然后加入增韌劑進行攪拌混合，可提高增韌劑的活性，使得混合物混合更均勻，增韌劑可采用乙烯 - 丙烯酸酯等；再將混合物在雙螺桿擠出機上熔融擠出造粒；擠出溫度為200-250℃，螺桿轉(zhuǎn)速為120-150r/min，接著將造粒后的材料在80℃的真空烘箱進行烘干；最后將烘干后的材料注塑成型，注塑成型溫度為150-180℃，得到增強增韌復合材料。
實施例1
按質(zhì)量分數(shù)計將10份對苯二甲酸、10份間苯二甲酸、5份己二酸、5份三羥甲基丙烷、1份乙二醇、25新戊二醇和0.1份三氧化二銻置于密閉容器中混合均勻；然后向容器內(nèi)通入氮氣，再加熱升溫至100℃，待大部分原料開始熔融后低速攪拌，接著升溫至150℃，并保溫30min，然后以0.3℃/min的升溫速率升溫至230℃，直至反應完全。再停止通入氮氣，然后抽出容器內(nèi)的氣體，使真空度小于-98kPa，并除去反應中生成的水和小分子產(chǎn)物；接著恢復容器至常壓，并加入1份偏苯三酸酐攪拌，保持溫度為160℃，酸值為12mgKOH/g，最后獲得聚酯樹脂；接著按質(zhì)量含量120份聚酯樹脂、50份玻璃纖維、15份納米碳酸鈣、20份增韌劑配料，先將聚酯樹脂、玻璃纖維和納米碳酸鈣在100℃下干燥4h，然后加入乙烯 - 丙烯酸酯攪拌混合，再將混合物在雙螺桿擠出機上熔融擠出造粒，擠出溫度為200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為120r/min，接著將造粒后的材料在80℃的真空烘箱進行烘干，最后將烘干后的材料在150℃下注塑成型，得到增強增韌復合材料。測得該材料的拉伸強度為82.1MPa，彎曲強度為88.4MPa，缺口沖擊強度為39.3J/m2。
實施例2
按質(zhì)量分數(shù)計將15份對苯二甲酸、16份間苯二甲酸、3份己二酸、3份三羥甲基丙烷、3份乙二醇、20新戊二醇和0.15份三氧化二銻置于密閉容器中混合均勻；然后向容器內(nèi)通入氮氣，再加熱升溫至110℃，待大部分原料開始熔融后低速攪拌，接著升溫至150℃，并保溫25min，然后以0.4℃/min的升溫速率升溫至240℃，直至反應完全。再停止通入氮氣，然后抽出容器內(nèi)的氣體，使真空度小于-98kPa，并除去反應中生成的水和小分子產(chǎn)物；接著恢復容器至常壓，并加入1.5份偏苯三酸酐攪拌，保持溫度為180℃，酸值為16mgKOH/g；最后獲得聚酯樹脂；接著按質(zhì)量含量140份聚酯樹脂、55份玻璃纖維、13份納米碳酸鈣、15份增韌劑配料，先將聚酯樹脂、玻璃纖維和納米碳酸鈣在110℃下干燥5h，然后加入乙烯 - 丙烯酸酯攪拌混合，再將混合物在雙螺桿擠出機上熔融擠出造粒，擠出溫度為230℃，螺桿轉(zhuǎn)速為140r/min，接著將造粒后的材料在80℃的真空烘箱進行烘干，最后將烘干后的材料在160℃下注塑成型，得到增強增韌復合材料。測得該材料的拉伸強度為96.3MPa，彎曲強度為99.7MPa，缺口沖擊強度為40.1J/m2。
實施例3
按質(zhì)量分數(shù)計將20份對苯二甲酸、20份間苯二甲酸、1份己二酸、1份三羥甲基丙烷、5份乙二醇、15新戊二醇和0.2份三氧化二銻置于密閉容器中混合均勻；然后向容器內(nèi)通入氮氣，再加熱升溫至120℃，待大部分原料開始熔融后低速攪拌，接著升溫至160℃，并保溫20min，然后以0.5℃/min的升溫速率升溫至250℃，直至反應完全。再停止通入氮氣，然后抽出容器內(nèi)的氣體，使真空度小于-98kPa，并除去反應中生成的水和小分子產(chǎn)物；接著恢復容器至常壓，并加入2.5份偏苯三酸酐攪拌，保持溫度為200℃，酸值為20mgKOH/g；最后獲得聚酯樹脂；接著按質(zhì)量含量150份聚酯樹脂、60份玻璃纖維、10份納米碳酸鈣、10份增韌劑配料，先將聚酯樹脂、玻璃纖維和納米碳酸鈣在120℃下干燥6h，然后加入乙烯 - 丙烯酸酯攪拌混合，再將混合物在雙螺桿擠出機上熔融擠出造粒，擠出溫度為250℃，螺桿轉(zhuǎn)速為150r/min，接著將造粒后的材料在80℃的真空烘箱進行烘干，最后將烘干后的材料在180℃下注塑成型，得到增強增韌復合材料。測得該材料的拉伸強度為91.4MPa，彎曲強度為98.9MPa，缺口沖擊強度為38.4J/m2。
以上對本發(fā)明實施例所提供的技術(shù)方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實施例的原理；同時，對于本領域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實施例，在具體實施方式以及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。