本發(fā)明涉及聚醚砜復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚醚砜是由4,4'-雙磺酰氯二苯醚在無(wú)水氯化鐵催化下，與二苯醚縮合制得，聚醚砜具有很好的綜合性能，聚醚砜耐高溫，耐腐蝕、抗沖擊性好，成型尺寸穩(wěn)定性好，在使用溫度內(nèi)具有優(yōu)異的機(jī)械性能；但由于醚基具有較強(qiáng)的活性，導(dǎo)致聚醚砜存在耐紫外線性能差，耐水性差、成本高的缺陷，因此，對(duì)聚醚砜進(jìn)行降低成本、保持性能等增強(qiáng)改性處理對(duì)聚醚砜的應(yīng)用具有重要作用。現(xiàn)今對(duì)聚醚砜的纖維增強(qiáng)改性主要采用玻璃纖維材料和碳纖維材料進(jìn)行改性處理，改性效果顯著，但玻璃纖維和碳纖維生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染大，嚴(yán)重限制了改性聚醚砜的應(yīng)用。玄武巖纖維是一種新出現(xiàn)的新型無(wú)機(jī)環(huán)保綠色高性能纖維材料，是未來(lái)我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的四大高性能纖維之一，它是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在高溫熔融后，通過(guò)紡絲工藝制備而成的。玄武巖連續(xù)纖維不僅穩(wěn)定性好，而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優(yōu)異性能，而且，玄武巖纖維的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢棄物少，對(duì)環(huán)境污染小，產(chǎn)品廢棄后可直接轉(zhuǎn)入生態(tài)環(huán)境中，無(wú)任何危害，因而是一種名副其實(shí)的綠色、環(huán)保材料。因此，采用無(wú)毒、無(wú)污染、來(lái)源廣泛、性能優(yōu)異、穩(wěn)定好的玄武巖纖維材料來(lái)替代玻璃纖維和碳纖維對(duì)聚醚砜材料進(jìn)行增強(qiáng)，從而得到的聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料是聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料發(fā)展的新方向。但由于玄武巖纖維為無(wú)機(jī)材料，而聚醚砜為高分子有機(jī)材料，兩者相容性極差，且玄武巖纖維自身結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定，纖維表面光滑、表面活性位點(diǎn)少，造成玄武巖纖維在改性過(guò)程中更難以與聚醚砜材料進(jìn)行化學(xué)鍵合和機(jī)械鉚合，即玄武巖纖維在聚醚砜材料中是獨(dú)立存在，對(duì)聚醚砜材料增強(qiáng)效果不佳，聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料的性能較差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料性能差的缺陷，提供一種聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法；本發(fā)明選擇含有磷酸鋇的玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料，在偶聯(lián)劑和活化劑的作用下與聚醚砜進(jìn)行偶聯(lián)、鍵接、復(fù)合，從而得到玄武巖纖維與聚醚砜材料相容性更好的聚醚砜材料復(fù)合，玄武巖纖維對(duì)聚醚砜增強(qiáng)作用更好，使該復(fù)合材料性能更優(yōu)異，有利于聚醚砜復(fù)合材料在各個(gè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料，包括以下重量份原材料制備而成：1.0-15.0份的玄武巖纖維、85.0-99.0份的聚醚砜、1-3份的偶聯(lián)劑、10-25份的活化劑。上述一種聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料，其中所述的包括玄武巖短纖維、玄武巖長(zhǎng)纖維、玄武巖纖維棉中的一種。其中，所述的玄武巖纖維中含有磷酸鋇；磷酸鋇中含有磷酸根，磷酸根與有機(jī)基團(tuán)的鍵接能力強(qiáng)，能降低玄武巖纖維與有機(jī)材料的極性，增加與有機(jī)材料的相容性；優(yōu)選的，所述的玄武巖纖維含有質(zhì)量百分比0.1-2.0%的磷酸鋇；最優(yōu)選的，所述的玄武巖纖維含有質(zhì)量百分比0.3-0.8%的磷酸鋇。其中，所述的偶聯(lián)劑為全氟癸基三乙氧基硅烷、三甲基甲硅烷基氯磺酸和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一種或多種。其中，所述的活化劑為磷酸乙二胺、磷酸丙二胺、氟硅酸鈉中的一種或多種。其中，所述聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料，還包括助劑；所述助劑包括分散劑、抗菌劑、抗靜電劑、阻燃劑、抗老化劑、抗紫外線劑中的一種或多種；所述助劑的種類可根據(jù)聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料在不同應(yīng)用領(lǐng)域中要求進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整添加。優(yōu)選的，所述聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料，包括以下重量份原材料制備而成：5-10.0份的玄武巖纖維90.0-95.0份的聚醚砜、2-3份的偶聯(lián)劑、15-20份的活化劑。一種聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料，本發(fā)明復(fù)合材料選用含有與有機(jī)基體更容易鍵接的磷酸鋇的玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料，并在偶聯(lián)劑和活化劑的作用下，使聚醚砜材料與玄武巖纖維之間能形成雙鍵接結(jié)構(gòu)，鍵接力強(qiáng)，不易產(chǎn)生相分離，從而使玄武巖纖維與聚醚砜材料的相容性更好，玄武纖維對(duì)聚醚砜的增強(qiáng)作用顯著增加，所得到的復(fù)合材料的性能也顯著提高。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，進(jìn)一步的，本發(fā)明提供了一種聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）預(yù)處理：將玄武巖纖維用偶聯(lián)劑和活化劑進(jìn)行預(yù)處理得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與聚醚砜材料進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料。上述一種聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其中步驟1中預(yù)處理的溫度為50-70℃，溫度越高，反應(yīng)速度越快，但控制越困難，溫度越低，反應(yīng)速度越慢，反應(yīng)效果越差；優(yōu)選的，預(yù)處理溫度為55-60℃。上述一種聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其中步驟1中預(yù)處理的時(shí)間為20-50min，處理時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)玄武巖纖維表面處理效果越好，但過(guò)長(zhǎng)的處理時(shí)間造成處理過(guò)渡，玄武巖纖維性能顯著下降，不利于對(duì)聚醚砜的增強(qiáng)改性；優(yōu)選的，所述的預(yù)處理時(shí)間為30-40min。上述一種聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其中步驟2中的復(fù)合處理是指通過(guò)工藝手段將預(yù)處理玄武巖纖維與聚醚砜材料進(jìn)行化學(xué)鍵合，使玄武巖纖維與聚醚砜材料形成統(tǒng)一的整體的方法。一種聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，本發(fā)明制備方法先利用磷酸鋇在一定條件下能與有機(jī)基團(tuán)鍵接的原理，通過(guò)偶聯(lián)劑和活化劑的預(yù)處理，使玄武巖纖維表面活性增加，增加與聚醚砜的相容性，再通過(guò)復(fù)合處理，使玄武巖纖維與聚醚砜進(jìn)行復(fù)合增強(qiáng)得到性能更加優(yōu)異的聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料，本發(fā)明方法簡(jiǎn)單、方便，適合聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料的工業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明增強(qiáng)復(fù)合材料選用含有與有機(jī)基體更容易鍵接的磷酸鋇的玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料，與聚醚砜的相容性好，鍵接力強(qiáng)，不易發(fā)生相分離，玄武纖維對(duì)聚醚砜的增強(qiáng)作用顯著增加，復(fù)合材料的性能顯著提高。2、本發(fā)明增強(qiáng)復(fù)合材料針對(duì)性選擇偶聯(lián)劑和活化劑，使玄武巖纖維與聚醚砜形成雙鍵接結(jié)構(gòu)，玄武巖纖維與聚醚砜之間的相互結(jié)合力更強(qiáng)，復(fù)合材料的性能更好。3、本發(fā)明制備方法，通過(guò)對(duì)玄武巖纖維的預(yù)處理，使玄武巖纖維表面活性增加，與聚醚砜的相容性增加，對(duì)聚醚砜復(fù)合材料的增強(qiáng)作用增加。具體實(shí)施方式下面結(jié)合試驗(yàn)例及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1（1）預(yù)處理：將5重量份的含有0.3%磷酸鋇的玄武巖纖維用2重量份的全氟癸基三乙氧基硅烷和15重量份的磷酸乙二胺在55℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理30min得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與95重量份的聚醚砜材料進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料。實(shí)施例2（1）預(yù)處理：將10重量份的含有0.8%磷酸鋇的玄武巖纖維用3重量份的三甲基甲硅烷基氯磺酸和20重量份的氟硅酸鈉在60℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理40min得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與90重量份的聚醚砜材料進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料。實(shí)施例3（1）預(yù)處理：將1.0重量份的含有2%磷酸鋇的玄武巖纖維用1重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和10重量份的磷酸丙二胺在70℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理20min得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與99.0重量份的聚醚砜材料進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料。實(shí)施例4（1）預(yù)處理：將15.0重量份的含有0.1%磷酸鋇的玄武巖纖維用3重量份的三甲基甲硅烷基氯磺酸和25重量份的磷酸乙二胺在50℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理50min得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與85.0重量份的聚醚砜材料進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料。對(duì)比例1（1）預(yù)處理：將5重量份的玄武巖纖維用2重量份的全氟癸基三乙氧基硅烷和15重量份的磷酸乙二胺在55℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理30min得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與95重量份的聚醚砜材料進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料。對(duì)比例2（1）預(yù)處理：將5重量份的含有0.3%磷酸鋇的玄武巖纖維用2重量份的全氟癸基三乙氧基硅烷在55℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理30min得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與95重量份的聚醚砜材料進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料。對(duì)比例3（1）預(yù)處理：將20重量份的含有0.3%磷酸鋇的玄武巖纖維用2重量份的全氟癸基三乙氧基硅烷和15重量份的磷酸乙二胺在55℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理30min得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與95重量份的聚醚砜材料進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料。將上述實(shí)施例1-4和對(duì)比例1-3中所制備得到的聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，記錄數(shù)據(jù)如下：（聚醚砜：拉伸強(qiáng)度89MPa，缺口沖擊強(qiáng)度78J/m，斷裂伸長(zhǎng)率65%）編號(hào)聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料缺口沖擊強(qiáng)度（J/m）聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度（MPa）聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料斷裂伸長(zhǎng)率（%）實(shí)施例110813389實(shí)施例211213582實(shí)施例310213186實(shí)施例411613683對(duì)比例19410876對(duì)比例210111278對(duì)比例38910072對(duì)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，實(shí)施例1-4中采用本發(fā)明技術(shù)方案制備得到的聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率具有顯著提升；而對(duì)比例1制備方法中采用的玄武巖纖維不含有磷酸鋇，預(yù)處理后纖維表面活性點(diǎn)位少和活性基團(tuán)少，與聚醚砜材料相容性差，與聚醚砜材料的化學(xué)鍵合能力差，聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料性能顯著降低；對(duì)比例2制備方法中未使用活化劑進(jìn)行預(yù)處理，不能對(duì)玄武巖纖維表面的磷酸鋇進(jìn)行活化，與聚醚砜材料的化學(xué)鍵合能力變差，聚醚砜增強(qiáng)復(fù)合材料性能顯著降低；對(duì)比例3制備方法中使用過(guò)量的玄武巖纖維，雖然缺口沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度更好，但斷裂伸長(zhǎng)率顯著降低，可應(yīng)用于對(duì)復(fù)合材料具有特殊要求的情況下。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3