專利名稱：：聚芳醚腈復(fù)合材料、聚芳醚腈棒材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于塑料制品及其型材領(lǐng)域，具體涉及一種聚芳醚腈復(fù)合材料、聚芳醚腈棒材及其制備方法。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(jì)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(jī)械強(qiáng)度、防紫外線和抗蠕變性好等優(yōu)良特性。自商品化以來，已經(jīng)在航空航天、汽車、電子電氣、化工、機(jī)械等領(lǐng)域獲得了較廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用于上述領(lǐng)域的聚芳醚腈制品一般是通過注射成型的方法制造，但有些制品由于尺寸規(guī)格較多，導(dǎo)致注射成型的模具多和生產(chǎn)成本高。此外越來越多的用戶需要利用聚芳醚腈棒材、板材等半成品通過機(jī)械加工的方法來制造所需的零部件。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種適用于擠出成型的聚芳醚腈復(fù)合材料。所述聚芳醚腈復(fù)合材料由下述重量份的組份組成聚芳醚腈63100份增塑劑35份潤滑劑24份填料0.0530份所述的增塑劑為鄰苯二甲腈預(yù)聚物，結(jié)構(gòu)如式I所示式I其中，n=110。所述的潤滑劑為石墨、聚四氟乙烯、二硫化鉬中的至少一種。所述的填料為玻璃纖維、碳纖維、碳化硅晶須或石墨中的至少一種。本發(fā)明的聚芳醚腈復(fù)合材料能夠進(jìn)一步通過擠出成型的方式制備聚芳醚腈棒材
背景技術(shù)：
：<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>或板材。擠出設(shè)備優(yōu)選為單螺桿擠出機(jī)。本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供一種聚芳醚腈棒材的制備方法，其步驟如下(i)按照下列重量配比稱取原料聚芳醚腈增塑劑潤滑劑填料=63100:35:24:O.0530，原料混合均勻后制成聚芳醚腈復(fù)合材料，聚芳醚腈復(fù)合材料熔融共混擠出造粒，制成聚芳醚腈粒料；(2)將聚芳醚腈粒料于33035(TC溫度下熔融形成聚芳醚腈熔體后擠出于定徑套，冷卻定型形成聚芳醚腈棒材；(3)聚芳醚腈棒材進(jìn)行退火處理，退火溫度為18020(TC，最后得到尺寸穩(wěn)定而不發(fā)生彎曲的聚芳醚腈棒材。其中，步驟(1)所述的增塑劑為鄰苯二甲腈預(yù)聚物，結(jié)構(gòu)如式I所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>式I其中，n=110。所述的潤滑劑為石墨、聚四氟乙烯、二硫化鉬中的至少一種。所述的填料為玻璃纖維、碳纖維、碳化硅晶須或石墨中的至少一種。造粒用的是雙螺桿擠出機(jī)。步驟(2)聚芳醚腈熔體是通過擠出機(jī)擠出送入定徑套，熔體擠出是用的單螺桿擠出機(jī)。步驟(2)定徑套內(nèi)有循環(huán)水冷卻定型，所述冷卻溫度為5080°C?；蛘?，聚芳醚腈棒材的制備方法步驟如下(4)按照下列重量配比稱取原料聚芳醚腈增塑劑潤滑劑填料=63100:35:24:0.0530，聚芳醚腈、潤滑劑和填料先混合，增塑劑于擠出機(jī)剪切段加入，然后熔融共混擠出造粒制成聚芳醚腈粒料；所述的增塑劑為鄰苯二甲腈預(yù)聚物，所述的潤滑劑為石墨、聚四氟乙烯、二硫化鉬中的至少一種；所述的填料為玻璃纖維、碳纖維、碳化硅晶須或石墨中的至少一種；(5)將聚芳醚腈粒料于33035(TC溫度下熔融形成聚芳醚腈熔體后擠出于定徑套，冷卻定型形成聚芳醚腈棒材；(6)聚芳醚腈棒材進(jìn)行退火處理，退火溫度為180200°C。步驟(4)所述增塑劑為玻璃纖維、碳纖維。聚芳醚腈粒料放入擠出機(jī)喂料斗內(nèi)，于33035(TC溫度下，在擠出機(jī)料筒內(nèi)熔融形成聚芳醚腈熔體，熔體經(jīng)擠出機(jī)的機(jī)頭和口模擠出，在具有恒定逆向壓力的回壓棒作用下進(jìn)入棒材口模，進(jìn)而進(jìn)入與口模連接的定徑套內(nèi)?；貕喊魹楦咧本€度的回壓棒，其直徑與制得的聚芳醚腈棒材直徑相同。回壓棒預(yù)先裝入定徑套和牽引裝置中，初始位置時(shí)回壓棒的前端面與擠出機(jī)口模末端相切；牽引裝置通過回壓棒對擠出的聚芳醚腈熔體施加恒定的逆向壓力，能夠使熔體高密度的充滿口模，并且在定徑套中擠壓密實(shí)。牽引裝置的結(jié)構(gòu)為上部有六組左右對應(yīng)的壓緊橡膠輪，回壓棒壓于其間，通過調(diào)整固定于左壓緊輪上的絲杠對回壓棒施壓；下部為安裝有傳動(dòng)裝置，擠出機(jī)內(nèi)聚芳醚腈熔體不斷擠出而施加給回壓棒軸向推力時(shí)，帶動(dòng)壓緊橡膠輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)下部傳動(dòng)裝置動(dòng)作，保持對由口模擠出的聚芳醚腈棒施加恒定的壓力，從而保證棒材的密度均勻。定徑套長度為120mm，材質(zhì)為耐高溫、耐磨的鋼管，根據(jù)棒材尺寸的需要內(nèi)徑可調(diào)，內(nèi)孔光潔度為D7，并涂覆聚四氟乙烯。當(dāng)已冷卻定型的聚芳醚腈棒材通過定徑套進(jìn)入牽引裝置后，回壓棒慢慢脫離牽引裝置。聚芳醚腈棒材由牽引裝置的壓緊橡膠輪壓緊，為繼續(xù)由擠出機(jī)擠出的進(jìn)入定徑套的聚芳醚腈熔體提供同樣的逆向壓力，從而繼續(xù)保證聚芳醚腈棒材的形狀和密度均勻。步驟(3)聚芳醚腈棒材由于連續(xù)生產(chǎn)會(huì)很長，造成運(yùn)輸困難，可以根據(jù)需要裁切成一定長度，通常為13米。聚芳醚腈棒材經(jīng)裁切后再進(jìn)行退火處理，退火處理工具為箱式退火爐。采用本發(fā)明方法可以得到較大直徑范圍(直徑為2080mm)、表面光潔和截面均勻的圓形聚芳醚腈棒材，所制備的聚芳醚腈棒材具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性和尺寸穩(wěn)定性的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、化工、機(jī)械等領(lǐng)域，用于加工這些領(lǐng)域所需的各種零部件和制品。具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述鄰苯二甲腈預(yù)聚物差式DSC熱分析儀測得熔程為227233t:，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取聚芳醚腈5640克，鄰苯二甲腈預(yù)聚物180克，石墨120克以及碳化硅晶須60克共混均勻后加入到單螺桿擠出機(jī)中，控制單螺桿擠出機(jī)的擠出溫度為33035(TC，使它們在螺桿中塑化得到熔融物料。通過擠出機(jī)的機(jī)頭將熔融物料經(jīng)過濾板將熔體擠入口模，然后直接進(jìn)入冷卻定徑套。定徑套長度為120mm、口徑為D42mm。在牽引裝置回壓棒和擠出機(jī)的共同作用下，聚芳醚腈熔體以恒定速度向前移動(dòng)，經(jīng)定徑套冷卻定型，從而得到直徑為D41mmmm的聚芳醚腈棒材。聚芳醚腈棒材經(jīng)裁剪后放入箱式退火爐中進(jìn)行退火處理，退火溫度為18(TC，退火時(shí)間4h，退火完成后自然冷卻至室溫，最后得到尺寸穩(wěn)定而不發(fā)生彎曲的聚芳醚腈棒材。對本實(shí)施例制備的棒材圓度進(jìn)行研究，為此在制備得到的棒材橫截面上5個(gè)不同點(diǎn)處測量棒材的直徑，得到結(jié)果如下表1聚芳醚腈棒材直徑數(shù)據(jù)序號12345直徑〔iran)41.141.341.040.841.2表2實(shí)施例1制備的聚芳醚腈棒材性能數(shù)據(jù)項(xiàng)目單位結(jié)杲比重—1.25玻璃化轉(zhuǎn)變溫度170熔點(diǎn)'c313拉伸強(qiáng)度MPa127斷裂伸長率11彎曲強(qiáng)度MPa158由表1、2可以看出所制備的聚芳醚腈棒材截面均勻，并具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性。實(shí)施例2如實(shí)施例l，只是將配方更換為聚芳醚腈3780克，鄰苯二甲腈預(yù)聚物300克，石墨120克以及玻纖1800克共混均勻后加入到單螺桿擠出機(jī)中，同樣的方法和工藝，得到聚芳醚腈棒材。對本實(shí)施例制備的棒材圓度進(jìn)行研究，為此在制備得到的棒材橫截面上5個(gè)不同點(diǎn)處測量棒材的直徑，得到結(jié)果如下表3實(shí)施例1制備的聚芳醚腈棒材直徑數(shù)據(jù)序號12345直徑(腦)40.641.541.441.841.6表4實(shí)施例1制備的聚芳醚腈棒材性能數(shù)據(jù)項(xiàng)目單位結(jié)果比重一1.43玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。c171熔點(diǎn)'c313拉伸強(qiáng)度MPa161斷裂伸長率%7.1芎曲強(qiáng)度MPa254由表3、4可以看出所制備的聚芳醚腈棒材截面均勻，并具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性。實(shí)施例3如實(shí)施例l，只是將配方更換為聚芳醚腈4380克，鄰苯二甲腈預(yù)聚物300克，聚四氟乙烯120克以及碳纖1200克共混均勻后加入到單螺桿擠出機(jī)中，同樣的方法和工藝，得到聚芳醚腈棒材。對本實(shí)施例制備的棒材圓度進(jìn)行研究，為此在制備得到的棒材橫截面上5個(gè)不同點(diǎn)處測量棒材的直徑，得到結(jié)果如下表5聚芳醚腈棒材直徑數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表6聚芳醚腈棒材性能數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表5、6可以看出所制備的聚芳醚腈棒材截面均勻，并具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性。實(shí)施例4如實(shí)施例l，只是將配方更換為聚芳醚腈4440克，鄰苯二甲腈預(yù)聚物240克，二硫化鉬120克以及玻纖1200克共混均勻后加入到單螺桿擠出機(jī)中，同樣的方法和工藝，得到聚芳醚腈棒材。對本實(shí)施例制備的棒材圓度進(jìn)行研究，為此在制備得到的棒材橫截面上5個(gè)不同點(diǎn)處測量棒材的直徑，得到結(jié)果如下表7聚芳醚腈棒材直徑數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表8聚芳醚腈棒材性能數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表7、8可以看出所制備的聚芳醚腈棒材截面均勻，并具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性。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63～100份增塑劑3～5份潤滑劑2～4份填料0.05～30份所述的增塑劑為鄰苯二甲腈預(yù)聚物，結(jié)構(gòu)如式I所示式I其中，n＝1～10；所述的潤滑劑為石墨、聚四氟乙烯、二硫化鉬中的至少一種；所述的填料為玻璃纖維、碳纖維、碳化硅晶須或石墨中的至少一種。F2009103105729C0000011.tif2.聚芳醚腈粒料，其特征在于它是由權(quán)利要求1所述的聚芳醚腈復(fù)合材料熔融共混擠出造粒制得。3.聚芳醚腈棒材，其特征在于它是由權(quán)利要求2所述的聚芳醚腈粒料于33035(TC溫度下熔融形成聚芳醚腈熔體后擠出于定徑套，冷卻定型制得。4.聚芳醚腈棒材的制備方法，其特征在于，其步驟如下(1)按照下列重量配比稱取原料聚芳醚腈增塑劑潤滑劑填料=63100:35:24:0.0530，原料混合均勻后熔融共混擠出造粒，制成聚芳醚腈粒料；所述的增塑劑為鄰苯二甲腈預(yù)聚物，所述的潤滑劑為石墨、聚四氟乙烯、二硫化鉬中的至少一種；所述的填料為玻璃纖維、碳纖維、碳化硅晶須或石墨中的至少一種；(2)將聚芳醚腈粒料于33035(TC溫度下熔融形成聚芳醚腈熔體后擠出于定徑套，冷卻定型形成聚芳醚腈棒材；(3)聚芳醚腈棒材進(jìn)行退火處理，退火溫度為180200°C。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚芳醚腈棒材的制備方法，其特征在于步驟(1)造粒用的是雙螺桿擠出機(jī)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚芳醚腈棒材的制備方法，其特征在于步驟(2)將聚芳醚腈粒料于33035(TC溫度下熔融形成的聚芳醚腈熔體是通過擠出機(jī)擠出送入定徑套。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚芳醚腈棒材的制備方法，其特征在于擠出機(jī)為單螺桿擠出機(jī)。8.聚芳醚腈棒材的制備方法，其特征在于，其步驟如下(4)按照下列重量配比稱取原料聚芳醚腈增塑劑潤滑劑填料=63`100:35:24:0.0530，聚芳醚腈、潤滑劑和填料先混合，增塑劑于擠出機(jī)剪切段加入，然后熔融共混擠出造粒制成聚芳醚腈粒料；所述的增塑劑為鄰苯二甲腈預(yù)聚物，所述的潤滑劑為石墨、聚四氟乙烯、二硫化鉬中的至少一種；所述的填料為玻璃纖維、碳纖維、碳化硅晶須或石墨中的至少一種；(5)將聚芳醚腈粒料于33035(TC溫度下熔融形成聚芳醚腈熔體后擠出于定徑套，冷卻定型形成聚芳醚腈棒材；(6)聚芳醚腈棒材進(jìn)行退火處理，退火溫度為180200°C。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚芳醚腈棒材的制備方法，其特征在于步驟(4)所述增塑劑為玻璃纖維、碳纖維。全文摘要本發(fā)明屬于塑料制品及其型材領(lǐng)域，具體涉及聚芳醚腈復(fù)合材料、聚芳醚腈棒材及其制備方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于擠出成型的聚芳醚腈復(fù)合材料。所述聚芳醚腈復(fù)合材料由下述重量份的組分組成聚芳醚腈63～100份、增塑劑3～5份、潤滑劑2～4份、填料0.05～30份。本發(fā)明的聚芳醚腈復(fù)合材料能夠進(jìn)一步通過擠出成型的方式制備聚芳醚腈棒材或板材，用于制備航空航天、汽車、機(jī)械及化工等領(lǐng)域的各種零部件。文檔編號C08L79/04GK101712795SQ20091031057公開日2010年5月26日申請日期2009年11月27日優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日發(fā)明者任偉,余興江,劉孝波,李岳山,鐘家春申請人:四川飛亞新材料有限公司