專利名稱：聚芳醚腈復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，特別涉及聚芳醚腈復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚芳醚腈(Polyarylene ether nitriles，PEN)是一類側(cè)鏈上具有腈基的聚芳醚， 具有較高的耐熱性、阻燃性、機(jī)械強(qiáng)度、防輻照和抗蠕變性好等優(yōu)良特性。在電子封裝材料、 精密機(jī)械、軸承以及汽車零部件等方面具有廣泛的用途。為了進(jìn)一步提高聚芳醚腈機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性和耐熱性能，提高其分子量和調(diào)整分 子結(jié)構(gòu)是十分有效的途徑。電子科技大學(xué)劉孝波教授課題組通過改進(jìn)反應(yīng)工藝和配方開發(fā) 了一系列高性能、高粘度的聚芳醚腈樹脂(見川科鑒字2008第504號)。此類聚芳醚腈樹 脂具備了更高的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性能，但其加工流動性變得較差，添加玻璃纖維填料就更 加困難，因此有必要對其進(jìn)行增塑改性。常用的增塑劑雖然能提高聚芳醚腈的流動性，但往 往由于相容性、耐熱性較差等原因會降低聚芳醚腈的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種高性能、高耐磨聚芳醚腈復(fù)合材 料。本發(fā)明的聚芳醚腈復(fù)合材料，它是由下述重量份的組份組成聚芳醚腈樹脂40 70份±真料10 40份酞菁預(yù)聚物3 10份耐磨添加劑0 7份所述耐磨添加劑為聚四氟乙烯、石墨、二硫化鉬中的至少一種；所述填料為玻璃纖 維或碳纖維。其中聚芳醚腈為基體樹脂，玻璃纖維為增強(qiáng)材料，酞菁預(yù)聚物為增塑劑、熱處理交 聯(lián)劑。所述酞菁預(yù)聚物結(jié)構(gòu)如式I所示
〇一Ar—〇
其中的Ar表示芳香族二元酚的主體結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的，本發(fā)明的聚芳醚腈復(fù)合材料，它是由下述重量份的組份組成 聚芳醚腈樹脂50 60份
填料10 40份
酞菁預(yù)聚物3 7份
耐磨添加劑3 7份
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優(yōu)選的，聚芳醚腈復(fù)合材料是由下述重量份的組份組成聚芳醚腈樹脂55份，玻 璃纖維32份，酞菁預(yù)聚物8份，耐磨添加劑5份。聚芳醚腈復(fù)合材料的制備方法，其步驟如下a、按照下列重量配比稱取原料聚芳醚腈樹脂40 70份填料10 40份酞菁預(yù)聚物3 10份耐磨添加劑0 7份；所述耐磨添加劑為聚四氟乙烯、石墨、二硫化鉬中的至少一種；所述填料為玻璃纖 維或碳纖維；b、將聚芳醚腈樹脂、耐磨添加劑和酞菁預(yù)聚物混合均勻后于310 350°C熔融共 混擠出造粒，填料在擠出過程的剪切段加入制得聚芳醚腈復(fù)合粒料；c、聚芳醚腈復(fù)合粒料通過注塑或壓制成型后于200 250°C條件下放置22 26 小時。優(yōu)選的，步驟a是由下述重量份的組份組成聚芳醚腈樹脂55份，玻璃纖維32份， 酞菁預(yù)聚物8份，耐磨添加劑5份。 步驟b熔融溫度優(yōu)選為330°C。步驟b混合均勻的設(shè)備為高速攪拌機(jī)、擠出造粒的設(shè)備為雙螺桿擠出機(jī)。步驟c于200 250°C條件下放置22 26小時為熱處理過程，放置時間優(yōu)選為 24小時。本發(fā)明的有益效果是(1)采用了在雙螺桿擠出機(jī)上熔融共混擠出，生產(chǎn)條件易于實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)過程易于控 制，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。(2)酞菁預(yù)聚物具有與聚芳醚腈相近的分子結(jié)構(gòu)，保證了增塑劑與聚芳醚腈的相 容性，同時也保證了聚芳醚腈的耐熱性和高強(qiáng)度、高模量等物理性能。(3)酞菁預(yù)聚物與玻璃纖維、耐磨添加劑具有強(qiáng)的粘附力，酞菁預(yù)聚物在增塑的同 時提高了樹脂體系與纖維、耐磨添加劑的界面作用力，尤其是通過熱處理后這種界面作用 力大大增強(qiáng)，提高了復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性和耐溫性。(4)酞菁預(yù)聚物針對聚芳醚腈增塑效果好，聚芳醚腈增塑后通過加入10 40%的 纖維不僅機(jī)械性能和耐熱性得到大大提高，而且降低了聚芳醚腈產(chǎn)品的應(yīng)用成本。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明酞菁預(yù)聚物差式DSC熱分析儀測得熔程為190-230°C，初始分解溫度為 420°C以上，粘度低于lOOOPa. S。所述聚芳醚腈由四川飛亞新材料有限公司提供，制備方法參照中國專利 200810305720. 3。實(shí)施例1聚芳醚腈復(fù)合材料的制備(一 )備料聚芳醚腈樹脂50公斤
玻璃纖維40公斤酞菁預(yù)聚物5公斤石墨5公斤( 二 )生產(chǎn)過程1、將雙螺桿擠出機(jī)升溫至330°C。2、將聚芳醚腈樹脂、石墨和酞菁預(yù)聚物在高速攪拌機(jī)上混合均勻后投入雙螺桿擠 出機(jī)熔融共混擠出造粒得到聚芳醚腈復(fù)合粒料，玻璃纖維在雙螺桿擠出機(jī)剪切段加入。3、將聚芳醚腈復(fù)合粒料通過注塑或壓制成型后在200°C溫度下進(jìn)行熱處理24小 時，獲得聚芳醚腈復(fù)合材料。產(chǎn)品性能檢測參見表1 表 1 實(shí)施例2聚芳醚腈復(fù)合材料的制備(一 )備料聚芳醚腈樹脂50公斤碳纖維40公斤酞菁預(yù)聚物5公斤石墨5公斤( 二 )生產(chǎn)過程1、將雙螺桿擠出機(jī)升溫至330°C。2、將聚芳醚腈樹脂和酞菁預(yù)聚物、石墨在高速攪拌機(jī)上混合均勻后投入雙螺桿擠 出機(jī)熔融共混擠出造粒得到聚芳醚腈復(fù)合粒料，碳纖維在雙螺桿擠出機(jī)剪切段加入。3、將得到聚芳醚腈復(fù)合粒料通過注塑或壓制成型后在20(TC溫度下進(jìn)行熱處理 24小時，獲得聚芳醚腈復(fù)合材料。產(chǎn)品性能檢測表4:表 4
實(shí)施例3聚芳醚腈復(fù)合材料熱處理前后性能比較(一 )備料聚芳醚腈60公斤玻璃纖維30公斤酞菁預(yù)聚物10公斤(本實(shí)施例只是用來比較熱處理對性能的影響，所以未添加耐磨添加劑)( 二 )生產(chǎn)過程1、將雙螺桿擠出機(jī)升溫至350°C。2、將聚芳醚腈和酞菁預(yù)聚物在高速攪拌機(jī)上混合均勻后投入雙螺桿擠出機(jī)熔融 共混擠出造粒，玻璃纖維在雙螺桿擠出機(jī)剪切段加入。3、將聚芳醚腈復(fù)合粒料通過注塑或壓制成型作為熱處理前樣品，作為對比將在 250°C溫度下進(jìn)行熱處理24小時，獲得聚芳醚腈復(fù)合材料作為熱處理后樣品。產(chǎn)品性能檢測見表3:表3產(chǎn)品性能檢測結(jié)果
實(shí)施例4不同玻纖含量聚芳醚腈復(fù)合材料的制備(一)備料 ( 二)生產(chǎn)過程1、將雙螺桿擠出機(jī)升溫至330°C。2、將聚芳醚腈樹脂、石墨和酞菁預(yù)聚物在高速攪拌機(jī)上混合均勻后投入雙螺桿擠 出機(jī)熔融共混擠出造粒得到聚芳醚腈復(fù)合粒料，玻璃纖維在雙螺桿擠出機(jī)剪切段加入。3、將聚芳醚腈復(fù)合粒料通過注塑或壓制成型后在200°C溫度下進(jìn)行熱處理24小 時，獲得聚芳醚腈復(fù)合材料。產(chǎn)品性能檢測參見表2: 實(shí)施例5不同耐磨添加劑對聚芳醚腈復(fù)合材料性質(zhì)的影響(一)備料 ( 二)生產(chǎn)過程1、將雙螺桿擠出機(jī)升溫至330°C。2、將聚芳醚腈樹脂、酞菁預(yù)聚物和耐磨添加劑在高速攪拌機(jī)上混合均勻后投入雙 螺桿擠出機(jī)熔融共混擠出造粒得到聚芳醚腈復(fù)合粒料，碳纖維在雙螺桿擠出機(jī)剪切段加 入。3、將聚芳醚腈復(fù)合粒料通過注塑或壓制成型后在200°C溫度下進(jìn)行熱處理24小 時，獲得聚芳醚腈復(fù)合材料。
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產(chǎn)品性能檢測見表5:表 權(quán)利要求
聚芳醚腈復(fù)合材料，其特征在于它是由下述重量份的組份組成聚芳醚腈樹脂 40～70份填料 10～40份酞菁預(yù)聚物3～10份耐磨添加劑0～7份所述耐磨添加劑為聚四氟乙烯、石墨、二硫化鉬中的至少一種；所述填料為玻璃纖維或碳纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚芳醚腈復(fù)合材料，其特征在于它是由下述重量份的組份 組成聚芳醚腈樹脂50 60份填料10 40份酞菁預(yù)聚物3 7份耐磨添加劑3 7份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚芳醚腈復(fù)合材料，其特征在于是由下述重量份的組份組 成聚芳醚腈樹脂55份，玻璃纖維32份，酞菁預(yù)聚物8份，耐磨添加劑5份。
4.聚芳醚腈復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟a、按照下列重量配比稱取原料 聚芳醚腈樹脂40 70份 填料 10 40份 酞菁預(yù)聚物 3 10份 耐磨添加劑 0 7份；所述耐磨添加劑為聚四氟乙烯、石墨、二硫化鉬中的至少一種；所述填料為玻璃纖維或 碳纖維；b、將聚芳醚腈樹脂、耐磨添加劑和酞菁預(yù)聚物混合均勻后于310 350°C熔融共混擠 出造粒，填料在擠出過程的剪切段加入制得聚芳醚腈復(fù)合粒料；c、聚芳醚腈復(fù)合粒料通過注塑或壓制成型后于200 250°C條件下放置22 26小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于步驟b熔融溫度為330°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于步驟b混合均勻的設(shè)備為高速攪拌 機(jī)、擠出造粒的設(shè)備為雙螺桿擠出機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于步驟c放置時間為24小時。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，特別涉及聚芳醚腈復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種高性能、高耐磨聚芳醚腈復(fù)合材料。本發(fā)明的聚芳醚腈復(fù)合材料，它是由下述重量份的組份組成聚芳醚腈樹脂40～70份，填料10～40份，酞菁預(yù)聚物3～10份，耐磨添加劑0～7份。本發(fā)明中的酞菁預(yù)聚物在增塑的同時提高了樹脂體系與纖維、耐磨添加劑的界面作用力，提高了復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性和耐溫性。
文檔編號C08K5/315GK101891947SQ20101026487
公開日2010年11月24日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者劉奇祥, 劉孝波, 寧凱軍, 鐘家春 申請人:電子科技大學(xué);金發(fā)科技股份有限公司