專利名稱:一種高性能聚醚醚酮塑料合金及其制備方法
技術領域:
本發(fā)明涉及高分子材料改性技術領域,尤其涉及一種高性能聚醚醚酮塑料合金及其制備方法。
背景技術:
隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,高性能工程塑料復合材料的應用與發(fā)展尤為重要,但以前多采用單一的工程塑料作為改性研究對象,但在某些特殊領域如航空航天、武器裝備、汽車等領域,單一的工程塑料已滿足不了其發(fā)展需要。近年來,將兩種或兩種以上的塑料利用物理共混或化學接枝的方法而獲得的高性能、功能化、專用化的工程塑料合金,能改善或提高現(xiàn)有塑料的性能并降低成本,被廣泛用于汽車、電子、精密儀器、辦公設備、包裝材料、建筑材料等領域。目前工程塑料合金最大的問題就是兩種塑料之間的相容性問題,其相容劑直接決定了工程塑料合金的綜合性能。聚醚醚酮(PEEK)是在主鏈結構中含有一個酮鍵和兩個醚鍵的重復單元所構成的高聚物,具有耐高溫、耐化學藥品腐蝕、自潤滑、耐磨損和抗疲勞、阻燃性等特性,在許多特殊領域如航空航天、汽車工業(yè)、電子電氣和醫(yī)療器械等領域可以替代金屬、陶瓷等傳統(tǒng)材料用做各種高精度、高要求的零部件。但由于聚醚醚酮的價格昂貴,限制了其在一些領域的應用。另外,它的沖擊強度較差,為了進一步提高其性能,以滿足各個領域的綜合性能和多樣化需要,可采用填充、共混、交聯(lián)、接枝等方法對其進行改性,以得到性能更加優(yōu)異的PEEK塑料合金或PEEK復合材料。聚苯硫醚(PPS)是一種新型高性能熱塑性樹脂,具有機械強度高、耐高溫、耐化學藥品性、難燃、熱穩(wěn)定性好、電性能優(yōu)良等優(yōu)點,在電子、汽車、機械及化工領域均有廣泛應用。
`
據(jù)現(xiàn)有資料報道,有將聚醚醚酮與聚苯硫醚共同制備出更好的力學性能和阻燃性的塑料合金,但由于聚苯硫醚與聚醚醚酮的相容性較差,其塑料合金的綜合性能不太理想。例如《工程塑料應用》,2007年02期陳曉媛等研究了聚醚醚酮/聚苯硫醚共混體系的相容性和力學性能,從中可知兩者相容性較差,復合材料力學性能一般。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題,制備了一種相容性好、力學性能優(yōu)異的聚醚醚酮塑料合金及其制備方法。一種高性能聚醚醚酮塑料合金,由下述組份按重量份制備而成
聚醚醚酮100份
聚苯硫醚5(Tl50份
聚苯硫醚接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯5 20份。
上述方案的優(yōu)選方案是所述聚苯硫醚接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯是由下列組份按重量份組成
聚苯硫醚100份 甲基丙烯酸縮水甘油酯2 15份 引發(fā)劑0.1 I份 溶劑5 20份。更優(yōu)選的是,本發(fā)明所述所有聚苯硫醚均為枝化型。所述引發(fā)劑為過氧化二異丙苯與三氯化鋁按質(zhì)量比為1:廣4 1組成。所述溶劑為丙酮。一種制備上述的高性能聚醚醚酮塑料合金的方法,包括以下步驟
(O制備聚苯硫醚接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯
按重量份,將甲基丙烯酸縮水甘油酯和引發(fā)劑溶于丙酮溶劑中,再加入聚苯硫醚進行高速混合2飛分鐘,將混合好的物料通過擠出機熔融擠出接枝后,經(jīng)冷卻、干燥得聚苯硫醚接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯;
(2)制備聚醚醚酮塑料 合金;
按重量份將聚醚醚酮、聚苯硫醚和(I)制備的聚苯硫醚接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯經(jīng)高速混合機分散混合后,通過擠出機熔融、擠出、冷卻、干燥得聚醚醚酮塑料合金。所述步驟(I)中混合機的轉速為10(Γ200轉/分鐘、溫度為4(T80°C ;所述擠出機的溫度為240°C ^285°C,擠出機螺桿長徑比為4(Γ50、轉速為100 200轉/分鐘,喂料速度為10 20轉/分鐘。所述步驟(2)中混合機的速度為10(Γ200轉/分鐘,混合時間為2 8分鐘、溫度為40^800C ;所述擠出機的溫度為20(T35(TC,擠出機螺桿長徑比為30 50、轉速為100 300轉/分鐘,喂料速度為1(Γ40轉/分鐘。本發(fā)明中聚苯硫醚接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯的制備工藝主要有以下幾點需要重點說明
A :熔融擠出溫度為240°C 285°C。溫度高于285°C時,甲基丙烯酸縮水甘油酯會發(fā)生分解;溫度低于240°C時,聚苯硫醚無法塑化或塑化不好。B :擠出螺桿長徑比為4(Γ50之間。螺桿長徑比大于50時,料在螺桿中停留時間過長容易降解;螺桿長徑比小于40時,料在螺桿中塑化不均。C :擠出螺桿轉速為10(Γ200轉/分鐘。螺桿轉速高于200轉/分鐘時,一方面剪切力過大會導致聚苯硫醚和甲基丙烯酸縮水甘油酯的降解,另一方面料在螺桿中停留時間過短導致接枝反應不完全;螺桿轉速低于100轉/分鐘時,剪切力過小、混合不均也會導致接枝反應不完全。D :喂料速度為1(Γ20轉/分鐘。喂料速度高于20轉/分鐘時,單位時間內(nèi)料下的過快過多會導致混合不均;喂料速度低于10轉/分鐘時,螺桿中料不足,導致剪切不均。本發(fā)明具有以下有益效果
(I)本發(fā)明通過制備的聚苯硫醚接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯作為相容劑,這種相容劑比傳統(tǒng)的相容劑效果更好,經(jīng)對比試驗檢測得知,使用本發(fā)明相容劑的合金綜合性能比使用傳統(tǒng)相容劑的合金綜合性能提高25%以上;(2)能明顯改善聚苯硫醚與聚醚醚酮之間的相容性,最終制得綜合性能優(yōu)異的聚醚醚酮塑料合金,適用于航空航天、武器裝備、精密電子電器等領域需求;
(3)本發(fā)明的加工工藝簡單,易擠出造粒,拓寬了聚苯硫醚與聚醚醚酮合金的應用范圍。
具體實施例方式以下所有實施例及對比實施例中測試項目均執(zhí)行相應的測試標準,即拉伸強度執(zhí)行GB/T 1040,拉伸速度50mm/min ;彎曲強度執(zhí)行GB/T 9341,彎曲測試速度2mm/min ;懸臂梁缺口沖擊強度執(zhí)行GB/T 1843 ;熱變形溫度執(zhí)行GB/T 1634,載荷1. 8MPa。實施例1
(I)將2份甲基丙烯酸縮水甘油酯和O. 05份過氧化二異丙苯與O. 05份三氯化鋁復配引發(fā)劑溶于5份丙酮中,接著將混合溶液與100份聚苯硫醚高速混合2分鐘,混合速度為120轉/分鐘,混合溫度為60°C。將混合好的物料通過擠出機熔融擠出接枝,最后冷卻、干燥得聚苯硫醚接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯,其中熔融擠出溫度從喂料到機頭依次為240°C、250 °C > 260 °C > 270 °C > 270 °C > 270 °C >270 °C > 280 V、280 °C、285 °C,擠出螺桿長徑比為 45,擠出螺桿轉速為150轉/分鐘,喂料速度為15轉/分鐘。(2)將100份聚醚醚酮、50份聚苯硫醚和上述制得的5份聚苯硫醚接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯經(jīng)高速混合機分散混合后,高速混合機速度為150轉/min,混合時間為3min,混合溫度為40°C,通過 擠出機熔融、擠出、冷卻、干燥得聚醚醚酮塑料合金,其中擠出機溫度從喂料到機頭依次為 2000C、2400C、280 °C、300°C、330 °C、330°C、335 °C、335°C、335°C、335 °C,擠出螺桿長徑比為40,擠出螺桿轉速為150轉/分鐘,喂料速度為20轉/分鐘。為了更好地體現(xiàn)本發(fā)明的聚醚醚酮塑料合金的優(yōu)越效果,特按現(xiàn)有技術的配方組成、按本發(fā)明公開的制備方法制備出三個對比實施例來作進一步的對比。其中對比實施例1是選用聚醚醚酮和聚苯硫醚制備而成;而對比實施例2、3中均增加了相容劑,具體的制備過程如下
對比實施例1
將100份聚醚醚酮和55份聚苯硫醚經(jīng)高速混合機分散混合后,高速混合機速度為150轉/min,混合時間為3min,混合溫度為40 V,通過擠出機熔融、擠出、冷卻、干燥、切粒和包裝;擠出機溫度從喂料到機頭依次為200 V、240 V、280 V、300 V、330 V、330 V、335 V、335°C、335°C、335°C,擠出螺桿長徑比為40,擠出螺桿轉速為150轉/分鐘,喂料速度為20
轉/分鐘。對比實施例2
將100份聚醚醚酮、50份聚苯硫醚和5份相容劑馬來酸酐接枝苯乙烯-氫化聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物經(jīng)高速混合機分散混合后,高速混合機速度為150轉/min,混合時間為3min,混合溫度為40°C,通過擠出機熔融、擠出、冷卻、干燥、切粒和包裝;擠出機溫度從喂料到機頭依次為 200 V、240 V、280 V、300 V、330 V、330 V、335 V、335 V、335 V、335°C,擠出螺桿長徑比為40,擠出螺桿轉速為150轉/分鐘,喂料速度為20轉/分鐘。對比實施例3
將100份聚醚醚酮、50份聚苯硫醚和5份相容劑甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝苯乙烯-氫化聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物經(jīng)高速混合機分散混合后,高速混合機速度為150轉/min,混合時間為3min,混合溫度為40 °C,通過擠出機熔融、擠出、冷卻、干燥、切粒和包裝;擠出機溫度從喂料到機頭依次為200 V、240 V、280 V、300 V、330 V、330 V、335 V、335°C、335°C、335°C,擠出螺桿長徑比為40,擠出螺桿轉速為150轉/分鐘,喂料速度為20轉/分鐘。將上述實施例1與對比實施例1 一 3制得的聚醚醚酮塑料合金材料進行注塑成標準樣條進行測試,其注塑溫度從喂料到機頭依次為320°C、330°C、335°C、340°C,注塑壓力80MPa,注塑時間10秒。各拉伸強度、彎曲強度、懸臂梁缺口沖擊強度與熱變形溫度的數(shù)據(jù)如下表I所示
權利要求
1.一種高性能聚醚醚酮塑料合金,其特征在于由下述組份按重量份制備而成 聚醚醚酮100份 聚苯硫醚5(Tl50份 聚苯硫醚接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯5 20份。
2.根據(jù)權利要求1所述一種高性能聚醚醚酮塑料合金,其特征在于所述聚苯硫醚接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯是由下列組份按重量份組成 聚苯硫醚100份 甲基丙烯酸縮水甘油酯2 15份 引發(fā)劑0.1 I份 溶劑:5 20份。
3.根據(jù)權利要求1或2所述一種高性能聚醚醚酮塑料合金,其特征在于所述聚苯硫醚為枝化型。
4.根據(jù)權利要求2所述一種高性能聚醚醚酮塑料合金,其特征在于所述引發(fā)劑為過氧化二異丙苯與三氯化鋁按質(zhì)量比為1:廣4 1組成。
5.根據(jù)權利要求2所述一種高性能聚醚醚酮塑料合金,其特征在于所述溶劑為丙酮。
6.一種制備如權利要求1所述的高性能聚醚醚酮塑料合金的方法,其特征在于包括以下步驟 (O制備聚苯硫醚接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯 按重量份,將甲基丙烯酸縮水甘油酯和引發(fā)劑溶于丙酮溶劑中,再加入聚苯硫醚進行高速混合2飛分鐘,將混合好的物料通過擠出機熔融擠出接枝后,經(jīng)冷卻、干燥得聚苯硫醚接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯; (2)制備聚醚醚酮塑料合金; 按重量份將聚醚醚酮、聚苯硫醚和(I)制備的聚苯硫醚接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯經(jīng)高速混合機分散混合后,通過擠出機熔融、擠出、冷卻、干燥得聚醚醚酮塑料合金。
7.根據(jù)權利要求6所述制備方法,其特征在于所述步驟(I)中混合機的轉速為100^200轉/分鐘、溫度為4(T80°C;所述擠出機的溫度為240°C 285°C,擠出機螺桿長徑比為40 50、轉速為100 200轉/分鐘,喂料速度為10 20轉/分鐘。
8.根據(jù)權利要求6所述制備方法,其特征在于所述步驟(2)中混合機的速度為100^200轉/分鐘,混合時間為2 8分鐘、溫度為4(T80°C;所述擠出機的溫度為20(T350°C,擠出機螺桿長徑比為30 50、轉速為100 300轉/分鐘,喂料速度為1(Γ40轉/分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高性能聚醚醚酮塑料合金及其制備方法,聚醚醚酮塑料合金是由100份聚醚醚酮、50~150份聚苯硫醚與5~20份聚苯硫醚接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯制備而成。本發(fā)明通過制備的聚苯硫醚接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯作為相容劑,明顯改善聚苯硫醚與聚醚醚酮之間的相容性,使用本發(fā)明相容劑的合金綜合性能比使用傳統(tǒng)相容劑的合金綜合性能提高25%以上;最終制得綜合性能優(yōu)異的聚醚醚酮塑料合金,適用于航空航天、武器裝備、精密電子電器等領域需求。
文檔編號C08L81/02GK103059507SQ20131001538
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權日2013年1月16日
發(fā)明者楊桂生, 俞飛 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司