專利名稱：：聚芳醚腈玻纖復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
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及聚芳醚腈樹脂玻纖復合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚芳醚腈(Polyaryleneethernitriles，PEN)是一類側(cè)鏈上具有腈基的半結(jié)晶聚合物，它是從二十世紀八十年代以來首先為國防軍工和尖端技術(shù)的需求而發(fā)展起來的一類綜合性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)型高分子材料，具有很高的耐熱性、阻燃性、機械強度、防紫外線和抗蠕變性好等優(yōu)良特性。如此出色的性能再加上理想的半結(jié)晶熔融加工可行性使得人們對聚芳醚腈應用在航空復合材料、電子封裝材料以及汽車零部件等方面產(chǎn)生了巨大的興趣。聚芳醚腈在國內(nèi)的研究起于80年代，主要集中在研究合成工藝和配方等方面。國內(nèi)申請的發(fā)明專利主要有專利申請?zhí)枮?4113026.6的《一種聚芳醚腈及其制造方法》、200610038381.8的《聚芳醚腈的工業(yè)化生產(chǎn)方法》、200510038360.1的《聚芳醚腈高分子無鹵阻燃劑的工業(yè)化生產(chǎn)方法》、200610021306.0的《一種含間苯鏈節(jié)的聚芳醚腈共聚物及其制備方法》。為了進一步提高聚芳醚腈機械強度和耐熱性能，提高其分子量和調(diào)整分子結(jié)構(gòu)是十分有效的途徑。高分子量的聚芳醚腈具備了更高的機械強度和耐熱性能，但加工流動性變得較差，添加玻璃纖維填料更加困難，因此有必要對其進行增塑改性。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、耐熱性較差等原因影響了聚芳醚腈材料的主體性能，會降低聚芳醚腈的綜合性能。因此，目前急需尋找新的增塑劑，制備出綜合性能高的聚芳醚腈材料。目前為止，未見鄰苯二甲腈預聚物作為增塑劑使用的報道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題提供式I所示的鄰苯二甲腈預聚物作為制備高分子材料的增塑劑的用途，式I其中，n=l10。尤其是提供上述鄰苯二甲腈預聚物作為制備聚芳醚腈玻纖復合材料的增塑劑的用途。本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種綜合性能良好的聚芳醚腈玻纖復合材料。它是以聚芳醚腈和玻璃纖維為原料，以鄰苯二甲腈預聚物(式I所示結(jié)構(gòu)，以下同)為增塑劑和偶聯(lián)劑，熔融共混制成粒料，粒料注塑或壓制成型后得到的。進一步的，聚芳醚腈、玻璃纖維、鄰苯二甲腈預聚物的重量配比為4585:1040:315。本發(fā)明所要解決的第三個技術(shù)問題是提供上述聚芳醚腈玻纖復合材料的制備方法，具體包括以下步驟a、按照下列重量配比稱取原料聚芳醚腈玻璃纖維鄰苯二甲腈預聚物=4585:1040:315;b、將聚芳醚腈和鄰苯二甲腈預聚物混合均勻后熔融共混擠出造粒，玻璃纖維在擠出機剪切段加入，制成聚芳醚腈玻纖粒料；c、將聚芳醚腈玻纖粒料通過注塑或壓制成型，熱處理制得。所述擠出造粒的設備為雙螺桿擠出機。步驟b的熔融溫度為35(TC。步驟c熱處理的溫度為25(TC。制備的得到的聚芳醚腈玻纖復合材料的拉伸強度為120180MPa，彎曲強度l50250MPa，熱變形溫度為16018(TC。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明首次提出鄰苯二甲腈預聚物作為增塑劑使用的用途。鄰苯二甲腈預聚物耐高溫，差式DSC熱分析儀測得其熔程為227233'C，初始分解溫度為42(TC以上，且具有良好的加工流動性，增塑效果好。聚芳醚腈增塑后，通過加入1040%的玻纖不僅機械性能和耐熱性得到大大提高，而且降低了聚芳醚腈產(chǎn)品的應用成本。且本發(fā)明方法采用了在雙螺桿擠出機上熔融共混擠出，生產(chǎn)條件易于實現(xiàn)，生產(chǎn)過程易于控制，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。說明書附圖圖l是聚芳醚腈增塑前后黏度隨溫度的變化曲線圖，PEN:聚芳醚腈，實施例l制備的1號樣，2tt:實施例1制備的2號樣，3tt:實施例1制備的3號樣。具體實施例方式本發(fā)明提供了式I所示的鄰苯二甲腈預聚物作為制備高分子材料的增塑劑的用途，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>式I其中，n=l10。所述鄰苯二甲腈預聚物差式DSC熱分析儀測得熔程為227233'C，初始分解溫度為42(TC以上，粘度低于1000Pa.S。所述聚芳醚腈由四川飛亞新材料有限公司提供，所用鄰苯二甲腈預聚物由電子科技大學微固學院劉孝波課題組提供，其余為市售產(chǎn)品。由于鄰苯二甲腈預聚物初始分解溫度高，且粘度低于1000Pa.S，具有良好的加工流動性，可以作為增塑劑使用。一般的增塑劑耐熱性差，很少能在高溫下加工應用，硅油雖可以在高溫下使用，但與聚芳醚腈樹脂的相容性不好。鄰苯二甲腈預聚物粘度很低，與玻璃纖維等具有很強的粘附力，鄰苯二甲腈預聚物在增塑的同時提高了樹脂體系與玻璃纖維的界面作用力，尤其是通過熱處理后這種界面作用力大大增強，提高了玻纖復合材料的機械性能。本發(fā)明尤其是提供上述鄰苯二甲腈預聚物作為制備聚芳醚腈玻纖復合材料的增塑劑的用途。采用該增塑劑制備得到綜合性能良好的聚芳醚腈玻纖復合材料。具體地，它是以聚芳醚腈和玻璃纖維為原料，以鄰苯二甲腈預聚物為增塑劑和偶聯(lián)劑，熔融共混制成粒料，粒料注塑或壓制成型后得到的。鄰苯二甲腈預聚物端點的腈基與聚芳醚腈反應，使增塑后的產(chǎn)品加工流動性得到極大改善，且各項性能保持穩(wěn)定。鄰苯二甲腈預聚物豐富的腈基和良好的加工流動性使得玻璃纖維在改性后的聚芳醚腈玻纖復合材料中具有很好的分散性和界面作用力，尤其是在經(jīng)過熱處理后得到的聚芳醚腈玻纖復合材料固化物由于玻纖與樹脂界面作用力的增強而性能大大提高。同時，鄰苯二甲腈預聚物具有與聚芳醚腈相近的分子結(jié)構(gòu)，鄰苯二甲腈預聚物的腈基與聚芳醚腈結(jié)構(gòu)相似——保證了相容性，鄰苯二甲腈預聚物的大環(huán)結(jié)構(gòu)——保證了熱穩(wěn)定性，同時也保證了聚芳醚腈的耐熱性和高強度、高模量等物理性能。本發(fā)明聚芳醚腈玻纖復合材料的制備方法具體包括以下步驟a、按照下列重量配比稱取原料聚芳醚腈玻璃纖維鄰苯二甲腈預聚物=4585:1040:315;b、將聚芳醚腈和鄰苯二甲腈預聚物在高速攪拌機中混合均勻后熔融共混擠出造粒，玻璃纖維在擠出機剪切段加入制成聚芳醚腈玻纖粒料；c、將聚芳醚腈玻纖粒料通過注塑或壓制成型，熱處理即得。所述擠出造粒的設備為雙螺桿擠出機。步驟b的熔融溫度為35(TC。步驟c熱處理的溫度為250。C。以下通過具體實施例的方式對本發(fā)明做進一步詳述，但不應理解為是對本發(fā)明的限制，凡基于本發(fā)明上述思想做出的修改、替換、變更均屬于本發(fā)明。實施例l不同鄰苯二甲腈預聚物含量對聚芳醚腈增塑效果的影響(一)增塑劑用量見表l:表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(二)聚芳醚腈增塑生產(chǎn)過程1、將雙螺桿擠出機升溫至35(TC。2、將聚芳醚腈和鄰苯二甲腈預聚物在高速攪拌機上混合均勻后投入雙螺桿擠出機熔融共混擠出造粒得到增速后聚芳醚腈粒料，其性能檢測結(jié)果見表2:表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>*對比樣為聚芳醚腈。表2中的產(chǎn)品性能檢測結(jié)果表明鄰苯二甲腈預聚物的加入量在10%以下時并不影響聚芳醚腈樹脂的力學性能。加入不同比例鄰苯二甲腈預聚物后聚芳醚腈樹脂的熔融指數(shù)見表3:表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表3可以看出聚芳醚腈樹脂加工流動性很差，熔融指數(shù)為O，隨著鄰苯二甲腈預聚物添加量的增加，其熔融指數(shù)大幅度提高，表明鄰苯二甲腈預聚物有效的提高了聚芳醚腈的加工流動性。圖l表明了聚芳醚腈樹脂加工粘度隨著鄰苯二甲腈預聚物添加量的增加而大幅度下降，說明鄰苯二甲腈預聚物對聚芳醚腈樹脂具有很好的增塑作用。實施例2聚芳醚腈玻纖復合材料的制備(一)備料聚芳醚腈60公斤玻璃纖維30公斤鄰苯二甲腈預聚物10公斤(二)生產(chǎn)過程1、將雙螺桿擠出機升溫至35(TC。2、將聚芳醚腈和鄰苯二甲腈預聚物在高速攪拌機上混合均勻后投入雙螺桿擠出機熔融共混擠出造粒，玻璃纖維在雙螺桿擠出機剪切段加入。3、將聚芳醚腈玻纖粒料通過注塑或壓制成型后在25(TC溫度下進行熱處理24小時獲得高性能聚芳醚腈玻纖復合材料。產(chǎn)品性能檢測結(jié)果見表4:表4聚芳醚腈玻纖復合材料檢測結(jié)果拉伸強度(Mpa)19Z5彎曲強度(Mpa)259.3熱變形溫度rc)175初始分解溫度rc)501缺口沖擊強度(KJ/m2)10.2實施例3聚芳醚腈玻纖復合材料的制備(一)照表5的配比備料表54號樣5號樣6號樣聚芳醚腈80公斤70公斤60公斤玻璃纖維10公斤20公斤30公斤鄰苯二甲腈預聚物10公斤10公斤10公斤(二)生產(chǎn)過程:1、將雙螺桿擠出機升溫至35(TC。2、將聚芳醚腈和鄰苯二甲腈預聚物在高速攪拌機上混合均勻后投入雙螺桿擠出機熔融共混擠出造粒，玻璃纖維在雙螺桿擠出機剪切段加入。3、將聚芳醚腈玻纖粒料通過注塑或壓制成型后在25(TC溫度下進行熱處理24小時獲得3種高性能聚芳醚腈玻纖復合材料。產(chǎn)品性能檢測結(jié)果見表6:表6<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表6中的數(shù)據(jù)表明聚芳醚腈玻纖復合材料的力學性能隨著玻纖含量的增加而增加。實施例4聚芳醚腈玻纖復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公斤鄰苯二甲腈預聚物10公斤(二)生產(chǎn)過程1、將雙螺桿擠出機升溫至35(TC。2、將聚芳醚腈和鄰苯二甲腈預聚物在高速攪拌機上混合均勻后投入雙螺桿擠出機熔融共混擠出造粒，玻璃纖維在雙螺桿擠出機剪切段加入。3、將聚芳醚腈玻纖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25(TC溫度下進行熱處理24小時，獲得聚芳醚腈玻纖復合材料作為熱處理后樣品。兩種樣品性能檢測結(jié)果見表7:<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>鄰苯二甲腈預聚物在25(TC能夠發(fā)生交聯(lián)反應，同時能夠使鄰苯二甲腈預聚物與玻纖產(chǎn)生反應，從而提高聚芳醚腈與玻纖的界面作用力。表7中的數(shù)據(jù)表明經(jīng)熱處理后的聚芳醚腈玻纖復合材料力學性能大幅度提高。權(quán)利要求1.聚芳醚腈玻纖復合材料，其特征在于它是以聚芳醚腈和玻璃纖維為原料，以鄰苯二甲腈預聚物為增塑劑，熔融共混制成粒料，粒料注塑或壓制成型；聚芳醚腈、玻璃纖維、鄰苯二甲腈預聚物的重量配比為45～85∶10～40∶3～15。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的聚芳醚腈玻纖復合材料，其特征在于鄰苯二甲腈預聚物的結(jié)構(gòu)如式I所示式I其中，n=l10。3.一種制備權(quán)利要求1或2所述的聚芳醚腈玻纖復合材料的方法，其特征在于包括以下步驟a、按照下列重量配比稱取原料聚芳醚腈玻璃纖維鄰苯二甲腈預聚物=4585:1040:315;b、將聚芳醚腈和鄰苯二甲腈預聚物混合均勻后熔融共混擠出造粒，玻璃纖維在擠出機剪切段加入，制成聚芳醚腈玻纖粒料；c、將聚芳醚腈玻纖粒料通過注塑或壓制成型，熱處理，即得。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于步驟b的熔融溫度為350。C。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚芳醚腈玻纖復合材料，其特征在于步驟c熱處理溫度為25(TC。6.式I所示的鄰苯二甲腈預聚物作為制備高分子材料的增塑劑的用途。7.式I所示的鄰苯二甲腈預聚物作為制備聚芳醚腈玻纖復合材料的增塑劑的用途，其特征在于所述鄰苯二甲腈預聚物熔程為227233'C，初始分解溫度為42(TC以上。全文摘要本發(fā)明屬于高分子材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及聚芳醚腈玻纖復合材料及其制備方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種綜合性能良好的聚芳醚腈玻纖復合材料，該復合材料是以聚芳醚腈和玻璃纖維為原料，以鄰苯二甲腈預聚物為增塑劑，熔融共混制成粒料，粒料注塑或壓制成型后熱處理得到的；聚芳醚腈、玻璃纖維、鄰苯二甲腈預聚物的重量配比為45～85∶10～40∶3～15。本發(fā)明的聚芳醚腈玻纖復合材料的拉伸強度為120～180MPa，彎曲強度150～250MPa，熱變形溫度為160～180℃，可廣泛應用在航空復合材料、電子封裝材料以及汽車零部件等領(lǐng)域。文檔編號C08K7/14GK101555348SQ20091030201公開日2009年10月14日申請日期2009年4月30日優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日發(fā)明者劉孝波,坤賈,鐘家春申請人:電子科技大學