本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，更具體的，涉及一種聚醚醚酮改性復(fù)合材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
聚醚醚酮是一種全芳香族半結(jié)晶性的熱塑性工程塑料，由于大分子鏈上含有剛性的苯環(huán)、柔順的醚鍵及提高分子間作用力的羧基，結(jié)構(gòu)規(guī)整，因而具有高耐熱性、高強(qiáng)度、高模量、高斷裂韌性等優(yōu)異的綜合性能，可在250℃長期使用。
但是，純聚醚醚酮材料成本較高，產(chǎn)品使用溫度相對(duì)較低，耐溫耐磨強(qiáng)度達(dá)不到部分產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)用范圍狹窄。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明公開了一種耐高溫耐磨的高強(qiáng)度聚醚醚酮改性復(fù)合材料，提高了聚醚醚酮復(fù)合材料的耐高溫性耐磨性和拉伸強(qiáng)度，相較于純聚醚醚酮材料，使用溫度以及使用壽命均有提升，這樣在降低成本的同時(shí)也擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種聚醚醚酮改性復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量份的組份：
所述聚醚醚酮粉的熔融黏度為100～650pa·s。
在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，所述改性復(fù)合材料的組分中還包括質(zhì)量份為0.1～0.5份的抗氧劑；所述抗氧劑為主抗氧劑四[β-(3,5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，輔抗氧劑n,n'-雙[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]肼英、2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚中的一種或兩種；所述主抗氧劑和輔抗氧劑的質(zhì)量比為2:1。
在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，所述改性復(fù)合材料的組分中還包括質(zhì)量份為1～2份的偶聯(lián)劑；所述偶聯(lián)劑為磺化聚醚醚酮；所述磺化聚醚醚酮的磺化度為30％～50％。
在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，所述碳化硅粉平均粒徑為10μm以下。
在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，所述氧化鋯粉的平均粒徑10μm以下。
在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，所述潤滑劑為分子量不小于5000的聚硅氧烷。
在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，所述聚醚醚酮改性復(fù)合材料制備方法按如下步驟實(shí)施：
§1干燥：將各原料粉分別放入除濕干燥箱中于160℃干燥4h；
§2混合：將干燥后的各原料粉依次放入高混機(jī)中，低速混合1～2分鐘后，在105℃～115℃的溫度下高速混合15～25分鐘，放料，得到混配料；
§3擠出成型：將所述混配料通過雙螺桿擠出機(jī)，熔融擠出，冷卻，得到產(chǎn)品。
在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，在所述§1干燥中，除濕干燥箱為恒溫真空除濕干燥箱。
在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，所述雙螺桿擠出機(jī)，螺桿壓縮比為2.5:1～3.5:1，螺桿轉(zhuǎn)速為20～60r/min。
在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，所述雙螺桿擠出機(jī)包括六個(gè)加熱區(qū)，其中一區(qū)溫度為300℃～320℃、二區(qū)溫度為315℃～335℃、三區(qū)溫度為335℃～355℃、四區(qū)溫度為355℃～375℃、五區(qū)溫度為370℃～385℃、六區(qū)溫度為375℃～385℃。
本發(fā)明的有益效果為：
本發(fā)明提供的聚醚醚酮改性復(fù)合材料，通過添加碳化硅和氧化鋯進(jìn)行改性，制備出一種耐高溫耐磨的高強(qiáng)度聚醚醚酮改性復(fù)合材料，提高了聚醚醚酮復(fù)合材料的耐熱老化性能和拉伸強(qiáng)度。
本發(fā)明提供的聚醚醚酮改性復(fù)合材料，相較于純聚醚醚酮材料，使用溫度以及使用壽命均有提升，失效時(shí)間最少可延長148h，使用溫度可提高50℃，最高使用溫度可達(dá)310℃，摩擦系數(shù)可至少降低0.06，拉伸強(qiáng)度至少可提高21mpa，這樣在降低成本的同時(shí)也擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例一聚醚醚酮改性復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量份的組份：
隨機(jī)測(cè)得所述聚醚醚酮粉的熔融黏度為100pa·s。
實(shí)施例一聚醚醚酮改性復(fù)合材料的制備方法：
§1干燥：將所述聚醚醚酮粉、所述碳化硅粉、所述氧化鋯粉分別放入除濕干燥箱中于160℃干燥4h；
§2混合：將干燥后的所述聚醚醚酮粉、干燥后的所述碳化硅粉、干燥后的所述氧化鋯粉和所述潤滑劑聚硅氧烷依次放入高混機(jī)中，先低速混合1分鐘，然后在105℃的溫度下高速混合15分鐘后放料，得到混配料；
§3擠出成型：將所述混配料通過雙螺桿擠出機(jī)，熔融擠出，冷卻，得到產(chǎn)品。所述熔融擠出機(jī)中，螺桿壓縮比為2.5:1，所述熔融擠出機(jī)包括六個(gè)加熱區(qū)，其中一區(qū)溫度為315℃、二區(qū)溫度為328℃、三區(qū)溫度為338℃、四區(qū)溫度為355℃、五區(qū)溫度為370℃、六區(qū)溫度為380℃，螺桿轉(zhuǎn)速為30r/min。
使用實(shí)施例一的配方制備出來的聚醚醚酮改性復(fù)合材料可用于制造打印機(jī)分離爪。
實(shí)施例二聚醚醚酮改性復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量份的組份：
隨機(jī)測(cè)得所述聚醚醚酮粉的熔融黏度為605pa·s。
實(shí)施例二聚醚醚酮改性復(fù)合材料的制備方法：
§1干燥：將所述聚醚醚酮粉、所述碳化硅粉、所述氧化鋯粉分別放入除濕干燥箱中于160℃干燥4h；
§2混合：將干燥后的所述聚醚醚酮粉、干燥后的所述碳化硅粉、干燥后的所述氧化鋯粉和所述潤滑劑聚硅氧烷依次放入高混機(jī)中，先低速混合1分鐘，然后在115℃的溫度下高速混合20分鐘后放料，得到混配料；
§3擠出成型：將所述混配料通過雙螺桿擠出機(jī)，熔融擠出，冷卻，得到產(chǎn)品。所述熔融擠出機(jī)中，螺桿壓縮比為3.5:1，所述熔融擠出機(jī)包括六個(gè)加熱區(qū)，其中一區(qū)溫度為320℃、二區(qū)溫度為335℃、三區(qū)溫度為345℃、四區(qū)溫度為365℃、五區(qū)溫度為375℃、六區(qū)溫度為385℃，螺桿轉(zhuǎn)速為35r/min。
使用實(shí)施例二的配方制備出來的聚醚醚酮改性復(fù)合材料可用于制造密封墊。
實(shí)施例三聚醚醚酮改性復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量份的組份：
隨機(jī)測(cè)得所述聚醚醚酮粉的熔融黏度為300pa·s。
實(shí)施例三聚醚醚酮改性復(fù)合材料的制備方法：
§1干燥：將所述聚醚醚酮粉、所述碳化硅粉、所述氧化鋯粉分別放入除濕干燥箱中于160℃干燥4h；
§2混合：將干燥后的所述聚醚醚酮粉、干燥后的所述碳化硅粉、干燥后的所述氧化鋯粉和所述潤滑劑聚硅氧烷依次放入高混機(jī)中，先低速混合1分鐘，然后在110℃的溫度下高速混合15分鐘后放料，得到混配料；
§3擠出成型：將所述混配料通過雙螺桿擠出機(jī)，熔融擠出，冷卻，得到產(chǎn)品。所述熔融擠出機(jī)中，螺桿壓縮比為3:1，所述熔融擠出機(jī)包括六個(gè)加熱區(qū)，其中一區(qū)溫度為320℃、二區(qū)溫度為335℃、三區(qū)溫度為348℃、四區(qū)溫度為365℃、五區(qū)溫度為378℃、六區(qū)溫度為385℃，螺桿轉(zhuǎn)速為40r/min。
使用實(shí)施例三的配方制備出來的聚醚醚酮改性復(fù)合材料可用于制造軸套。實(shí)施例四聚醚醚酮改性復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量份的組份：
隨機(jī)測(cè)得所述聚醚醚酮粉的熔融黏度為650pa·s。
實(shí)施例四聚醚醚酮改性復(fù)合材料的制備方法：
§1干燥：將所述聚醚醚酮粉、所述碳化硅粉、所述氧化鋯粉分別放入除濕干燥箱中于160℃干燥4h；
§2混合：將干燥后的所述聚醚醚酮粉、干燥后的所述碳化硅粉、干燥后的所述氧化鋯粉、所述潤滑劑聚硅氧烷和所述抗氧劑(主抗氧劑四[β-(3,5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，輔抗氧劑n,n'-雙[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]肼英，質(zhì)量比為2:1)依次放入高混機(jī)中，先低速混合2分鐘，然后在115℃的溫度下高速混合25分鐘后放料，得到混配料；
§3擠出成型：將所述混配料通過雙螺桿擠出機(jī)，熔融擠出，冷卻，得到產(chǎn)品。所述熔融擠出機(jī)中，螺桿壓縮比為3.5:1，所述熔融擠出機(jī)包括六個(gè)加熱區(qū)，其中一區(qū)溫度為320℃、二區(qū)溫度為335℃、三區(qū)溫度為348℃、四區(qū)溫度為365℃、五區(qū)溫度為378℃、六區(qū)溫度為385℃，螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min。
實(shí)施例五聚醚醚酮改性復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量份的組份：
隨機(jī)測(cè)得所述聚醚醚酮粉的熔融黏度為225pa·s。
實(shí)施例五聚醚醚酮改性復(fù)合材料的制備方法：
§1干燥：將所述聚醚醚酮粉、所述碳化硅粉、所述氧化鋯粉分別放入除濕干燥箱中于160℃干燥4h；
§2混合：將干燥后的所述聚醚醚酮粉、干燥后的所述碳化硅粉、干燥后的所述氧化鋯粉、所述潤滑劑聚硅氧烷和所述抗氧劑(主抗氧劑四[β-(3,5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，輔抗氧劑2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚，質(zhì)量比為2:1)依次放入高混機(jī)中，先低速混合1分鐘，然后在105℃的溫度下高速混合15分鐘后放料，得到混配料；
§3擠出成型：將所述混配料通過雙螺桿擠出機(jī)，熔融擠出，冷卻，得到產(chǎn)品。所述熔融擠出機(jī)中，螺桿壓縮比為2.5:1，所述熔融擠出機(jī)包括六個(gè)加熱區(qū)，其中一區(qū)溫度為300℃、二區(qū)溫度為315℃、三區(qū)溫度為335℃、四區(qū)溫度為355℃、五區(qū)溫度為370℃、六區(qū)溫度為375℃，螺桿轉(zhuǎn)速為20r/min。
實(shí)施例六聚醚醚酮改性復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量份的組份：
隨機(jī)測(cè)得所述聚醚醚酮粉的熔融黏度為300pa·s。
實(shí)施例六聚醚醚酮改性復(fù)合材料的制備方法：
§1干燥：將所述聚醚醚酮粉、所述碳化硅粉、所述氧化鋯粉分別放入除濕干燥箱中于160℃干燥4h；
§2混合：將干燥后的所述聚醚醚酮粉、干燥后的所述碳化硅粉、干燥后的所述氧化鋯粉、所述潤滑劑聚硅氧烷和所述抗氧劑(主抗氧劑四[β-(3,5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，輔抗氧劑n,n'-雙[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]肼英和2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚，質(zhì)量比為4:1:1)依次放入高混機(jī)中，先低速混合1.5分鐘，然后在110℃的溫度下高速混合15分鐘后放料，得到混配料；
§3擠出成型：將所述混配料通過雙螺桿擠出機(jī)，熔融擠出，冷卻，得到產(chǎn)品。所述熔融擠出機(jī)中，螺桿壓縮比為2.5:1，所述熔融擠出機(jī)包括六個(gè)加熱區(qū)，其中一區(qū)溫度為315℃、二區(qū)溫度為332℃、三區(qū)溫度為355℃、四區(qū)溫度為365℃、五區(qū)溫度為370℃、六區(qū)溫度為385℃，螺桿轉(zhuǎn)速為40r/min。
使用實(shí)施例三的配方制備出來的聚醚醚酮改性復(fù)合材料可用于制造軸套。實(shí)施例七聚醚醚酮改性復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量份的組份：
隨機(jī)測(cè)得所述聚醚醚酮粉的熔融黏度為250pa·s。
實(shí)施例七聚醚醚酮改性復(fù)合材料的制備方法：
§1干燥：將所述聚醚醚酮粉、所述碳化硅粉、所述氧化鋯粉分別放入除濕干燥箱中于160℃干燥4h；
§2混合：將干燥后的所述聚醚醚酮粉、干燥后的所述碳化硅粉、干燥后的所述氧化鋯粉、所述潤滑劑聚硅氧烷、所述抗氧劑(主抗氧劑四[β-(3,5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，輔抗氧劑n,n'-雙[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]肼英，質(zhì)量比為2:1)和所述偶聯(lián)劑磺化聚醚醚酮(磺化度50％)依次放入高混機(jī)中，先低速混合2分鐘，然后在115℃的溫度下高速混合25分鐘后放料，得到混配料；
§3擠出成型：將所述混配料通過雙螺桿擠出機(jī)，熔融擠出，冷卻，得到產(chǎn)品。所述熔融擠出機(jī)中，螺桿壓縮比為3.5:1，所述熔融擠出機(jī)包括六個(gè)加熱區(qū)，其中一區(qū)溫度為320℃、二區(qū)溫度為336℃、三區(qū)溫度為348℃、四區(qū)溫度為365℃、五區(qū)溫度為378℃、六區(qū)溫度為385℃，螺桿轉(zhuǎn)速為40r/min。
實(shí)施例八聚醚醚酮改性復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量份的組份：
隨機(jī)測(cè)得所述聚醚醚酮粉的熔融黏度為400pa·s。
實(shí)施例八聚醚醚酮改性復(fù)合材料的制備方法：
§1干燥：將所述聚醚醚酮粉、所述碳化硅粉、所述氧化鋯粉分別放入除濕干燥箱中于160℃干燥4h；
§2混合：將干燥后的所述聚醚醚酮粉、干燥后的所述碳化硅粉、干燥后的所述氧化鋯粉、所述潤滑劑聚硅氧烷、所述抗氧劑(主抗氧劑四[β-(3,5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，輔抗氧劑2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚，質(zhì)量比為2:1)和所述偶聯(lián)劑磺化聚醚醚酮(磺化度40％)依次放入高混機(jī)中，先低速混合1分鐘，然后在105℃的溫度下高速混合15分鐘后放料，得到混配料；
§3擠出成型：將所述混配料通過雙螺桿擠出機(jī)，熔融擠出，冷卻，得到產(chǎn)品。所述熔融擠出機(jī)中，螺桿壓縮比為2.5:1，所述熔融擠出機(jī)包括六個(gè)加熱區(qū)，其中一區(qū)溫度為300℃、二區(qū)溫度為326℃、三區(qū)溫度為348℃、四區(qū)溫度為365℃、五區(qū)溫度為370℃、六區(qū)溫度為378℃，螺桿轉(zhuǎn)速為30r/min。
實(shí)施例九聚醚醚酮改性復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量份的組份：
隨機(jī)測(cè)得所述聚醚醚酮粉的熔融黏度為400pa·s。
實(shí)施例九聚醚醚酮改性復(fù)合材料的制備方法：
§1干燥：將所述聚醚醚酮粉、所述碳化硅粉、所述氧化鋯粉分別放入除濕干燥箱中于160℃干燥4h；
§2混合：將干燥后的所述聚醚醚酮粉、干燥后的所述碳化硅粉、干燥后的所述氧化鋯粉、所述潤滑劑聚硅氧烷、所述抗氧劑(主抗氧劑四[β-(3,5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，輔抗氧劑n,n'-雙[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]肼英，質(zhì)量比為2:1)和所述偶聯(lián)劑磺化聚醚醚酮(磺化度30％)依次放入高混機(jī)中，先低速混合2分鐘，然后在115℃的溫度下高速混合25分鐘后放料，得到混配料；
§3擠出成型：將所述混配料通過雙螺桿擠出機(jī)，熔融擠出，冷卻，得到產(chǎn)品。所述熔融擠出機(jī)中，螺桿壓縮比為3.5:1，所述熔融擠出機(jī)包括六個(gè)加熱區(qū)，其中一區(qū)溫度為320℃、二區(qū)溫度為335℃、三區(qū)溫度為348℃、四區(qū)溫度為365℃、五區(qū)溫度為378℃、六區(qū)溫度為385℃，螺桿轉(zhuǎn)速為40r/min。
為了節(jié)約成本，避免浪費(fèi)，本發(fā)明所述聚醚醚酮粉可單獨(dú)使用經(jīng)測(cè)試熔融黏度400～650pa·s范圍內(nèi)的聚醚醚酮回收料粉。
為了得到熔融擠出性能更優(yōu)的聚醚醚酮復(fù)合材料，所添加的碳化硅粉和氧化鋯粉的平均粒徑均在10μm以下。
添加抗氧劑可提高改性聚醚醚酮復(fù)合材料的耐候性。
為了提高碳化硅和聚醚醚酮的相容性，以及減少碳化硅的團(tuán)聚，在本發(fā)明的改性聚醚醚酮復(fù)合材料中可添加偶聯(lián)劑磺化聚醚醚酮。
通過添加潤滑劑聚硅氧烷提高碳化硅和氧化鋯在聚醚醚酮復(fù)合材料中的分散性、提高聚醚醚酮復(fù)合材料的加工性能、降低復(fù)合材料加工中對(duì)加工設(shè)備的磨耗、提高復(fù)合材料的光澤度，所述潤滑劑聚硅氧烷為分子量不低于5000的聚硅氧烷。
分別取實(shí)施例一至九制得的聚醚醚酮復(fù)合材料和純聚醚醚酮粉進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試項(xiàng)目包括這些材料的耐熱老化性能、摩擦系數(shù)、和拉伸強(qiáng)度，其中耐熱老化性能采用310℃的烘箱，考察其相同時(shí)間后強(qiáng)度殘余率和強(qiáng)度低于30％時(shí)的失效時(shí)間。具體試驗(yàn)結(jié)果如下表：
上表中熱老化失效時(shí)間測(cè)試方法使用gb/t7141進(jìn)行測(cè)試，摩擦系數(shù)測(cè)試方法使用gb10006-1988進(jìn)行測(cè)試，拉伸強(qiáng)度測(cè)試方法使用gb/t1041進(jìn)行測(cè)試。
從表中可以看出，本發(fā)明中新的復(fù)合材料較純聚醚醚酮粉有更好的耐熱性、耐磨性和拉伸強(qiáng)度，降低了材料成本，擴(kuò)大了其應(yīng)用領(lǐng)域。
本發(fā)明是通過優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述的，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)這些特征和實(shí)施例進(jìn)行各種改變或等效替換。本發(fā)明不受此處所公開的具體實(shí)施例的限制，其他落入本申請(qǐng)的權(quán)利要求內(nèi)的實(shí)施例都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。