本發(fā)明涉及聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚醚酰亞胺（PEI）是無定形聚醚酰亞胺所制造的超級(jí)工程塑料，具有最佳之耐高溫及尺寸穩(wěn)定性，以及抗化學(xué)性、阻燃、電氣性、高強(qiáng)度、高剛性等，廣泛應(yīng)用耐高溫端子，IC底座、照明設(shè)備、FPCB（軟性線路板）、液體輸送設(shè)備、飛機(jī)內(nèi)部零件、醫(yī)療設(shè)備和家用電器等。但聚醚酰亞胺樹脂材料同樣需要進(jìn)行增強(qiáng)復(fù)合改性處理，擴(kuò)大其使用范圍。現(xiàn)今對(duì)聚醚酰亞胺樹脂材料的纖維增強(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)重限制了復(fù)合聚醚酰亞胺樹脂材料的應(yīng)用。玄武巖纖維是一種新出現(xiàn)的新型無機(jī)環(huán)保綠色高性能纖維材料，是未來我國重點(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，采用無毒、無污染、來源廣泛、性能優(yōu)異、穩(wěn)定好的玄武巖纖維材料來替代玻璃纖維和碳纖維對(duì)聚醚酰亞胺樹脂材料進(jìn)行增強(qiáng)，從而得到的聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料是聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料發(fā)展的新方向。但由于玄武巖纖維為無機(jī)材料，而聚醚酰亞胺樹脂為高分子有機(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程中更難以與聚醚酰亞胺樹脂材料進(jìn)行化學(xué)鍵合和機(jī)械鉚合，即玄武巖纖維在聚醚酰亞胺樹脂材料中是獨(dú)立存在，對(duì)聚醚酰亞胺樹脂材料增強(qiáng)效果不佳，聚醚酰亞胺樹脂復(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酰亞胺樹脂復(fù)合材料性能增強(qiáng)效果不顯著的缺陷，提供一種聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料及其制備方法；本發(fā)明方法通過對(duì)含有磷酸鋇的玄武巖纖維進(jìn)行改性處理，最后在偶聯(lián)劑的作用下與聚醚酰亞胺樹脂進(jìn)行偶聯(lián)、復(fù)合，從而得到玄武巖纖維與聚醚酰亞胺樹脂材料相容性更好的聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料，玄武巖纖維對(duì)聚醚酰亞胺樹脂增強(qiáng)作用更好，使該復(fù)合材料性能更優(yōu)異，有利于聚醚酰亞胺樹脂復(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)明提供了一種聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）改性處理：將玄武巖纖維置入改性劑A中，再加入改性劑B，反應(yīng)完全后，取出玄武巖纖維，置入脫水劑中加熱脫水處理后取出，經(jīng)干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與聚醚酰亞胺樹脂材料、偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料。上述一種聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料的制備方法，其中步驟1中所述的包括玄武巖短纖維、玄武巖長纖維、連續(xù)玄武巖纖維、玄武巖纖維棉中的一種或多種。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。所述的改性劑A為4，4-二氨基二苯醚的二甲基乙酰胺溶液；所述的改性劑B為2，2-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐。所述的對(duì)4，4-二氨基二苯醚與2，2-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐的總物質(zhì)的量之比為2-4︰1；優(yōu)選的，所述的對(duì)對(duì)4，4-二氨基二苯醚與2，2-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐的總物質(zhì)的量之比為3︰1。優(yōu)選的，所述的玄武巖纖維在改性劑A與改性劑B中的反應(yīng)時(shí)間為1-4h，反應(yīng)時(shí)間過短，反應(yīng)不完全，反應(yīng)時(shí)間過長，反應(yīng)過度，副反應(yīng)增加。所述的脫水劑為乙酸酐和三乙胺的混合溶液；優(yōu)選的，所述的脫水劑中乙酸酐與三乙胺的物質(zhì)的量之比為1︰1。優(yōu)選的，所述的脫水處理溫度為50-80℃；所述脫水處理時(shí)間為30-60min。上述一種聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料的制備方法，其中步驟2中所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。所述改性玄武巖纖維的用量可根據(jù)聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料在不同應(yīng)用領(lǐng)域中要求進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)選的，所述改性玄武巖纖維用量是聚醚酰亞胺樹脂材料的1-20%。所述聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料的制備方法步驟2中，還可以添加助劑；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)聚醚酰亞胺樹脂復(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。所述的復(fù)合處理是指通過工藝手段將預(yù)處理玄武巖纖維與聚醚酰亞胺樹脂材料進(jìn)行化學(xué)鍵合，使玄武巖纖維與聚醚酰亞胺樹脂材料形成統(tǒng)一的整體的方法。一種聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料的制備方法，本發(fā)明制備方法先利用芳族親核硝基取代反應(yīng)在玄武巖纖維表面形成前驅(qū)體，并使其與玄武巖纖維表面的磷酸鋇鍵接，再通過脫水處理進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)形成聚醚酰亞胺，從而穩(wěn)定的包覆在玄武巖纖維表面，顯著增加玄武巖纖維與聚醚酰亞胺樹脂的相容性；最后通過復(fù)合處理，使玄武巖纖維與聚醚酰亞胺樹脂進(jìn)行復(fù)合增強(qiáng)得到性能更加優(yōu)異的聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料，本發(fā)明方法簡(jiǎn)單、方便，適合聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料的工業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，進(jìn)一步的，本發(fā)明提供了一種聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料；所述聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料是通過上述制備方法制備得到的，上述制備方法得到的復(fù)合材料中聚醚酰亞胺樹脂與玄武巖纖維之間鍵接力強(qiáng)，不易產(chǎn)生相分離，相容性好，玄武纖維對(duì)聚醚酰亞胺樹脂的增強(qiáng)作用顯著增加，復(fù)合材料的性能也顯著提高。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明制備方法通過對(duì)玄武巖纖維的改性處理，能顯著增加玄武巖纖維與聚醚酰亞胺樹脂的相容性，使玄武巖纖維與聚醚酰亞胺樹脂進(jìn)行復(fù)合增強(qiáng)得到性能更加優(yōu)異的聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料。2、本發(fā)明制備方法制備得到的復(fù)合材料性能優(yōu)異，方法簡(jiǎn)單、方便，適合聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料的工業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)。3、本發(fā)明復(fù)合材料中聚醚酰亞胺樹脂與玄武巖纖維之間鍵接力強(qiáng)，不易產(chǎn)生相分離，相容性好，玄武纖維對(duì)聚醚酰亞胺樹脂的增強(qiáng)作用顯著增加，復(fù)合材料的性能也顯著提高。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）改性處理：將含有質(zhì)量百分比0.8%磷酸鋇的玄武巖纖維置入4，4-二氨基二苯醚的二甲基乙酰胺溶液中，再加入2，2-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐，反應(yīng)3h后，取出玄武巖纖維，置入乙酸酐和三乙胺的混合溶液中加熱到60℃進(jìn)行脫水處理40min后取出，將處理完成后取出玄武巖纖維干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將5重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的聚醚酰亞胺樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料。實(shí)施例2（1）改性處理：將含有質(zhì)量百分比2%磷酸鋇的玄武巖纖維置入4，4-二氨基二苯醚的二甲基乙酰胺溶液中，再加入2，2-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐，反應(yīng)1h后，取出玄武巖纖維，置入乙酸酐和三乙胺的混合溶液中加熱到50℃進(jìn)行脫水處理60min后取出，將處理完成后取出玄武巖纖維干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將5重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的聚醚酰亞胺樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料。實(shí)施例3（1）改性處理：將含有質(zhì)量百分比0.1%磷酸鋇的玄武巖纖維置入4，4-二氨基二苯醚的二甲基乙酰胺溶液中，再加入2，2-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐，反應(yīng)4h后，取出玄武巖纖維，置入乙酸酐和三乙胺的混合溶液中加熱到80℃進(jìn)行脫水處理30min后取出，將處理完成后取出玄武巖纖維干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將5重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的聚醚酰亞胺樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料。實(shí)施例4（1）改性處理：將含有質(zhì)量百分比0.3%磷酸鋇的玄武巖纖維置入4，4-二氨基二苯醚的二甲基乙酰胺溶液中，再加入2，2-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐，反應(yīng)2h后，取出玄武巖纖維，置入乙酸酐和三乙胺的混合溶液中加熱到70℃進(jìn)行脫水處理40min后取出，將處理完成后取出玄武巖纖維干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將5重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的聚醚酰亞胺樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料。對(duì)比例1（1）改性處理：將常規(guī)玄武巖纖維置入4，4-二氨基二苯醚的二甲基乙酰胺溶液中，再加入2，2-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐，反應(yīng)30min后，取出玄武巖纖維，置入乙酸酐中浸泡脫水處理3h后取出，置入乙酸酐和三乙胺的混合溶液中加熱到60℃進(jìn)行脫水處理40min后取出，將處理完成后取出玄武巖纖維干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將5重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的聚醚酰亞胺樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料。對(duì)比例2將5重量份的含有質(zhì)量百分比1.0%磷酸鋇的玄武巖纖維與90重量份的聚醚酰亞胺樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料。對(duì)比例3將5重量份的常規(guī)玄武巖纖維與90重量份的聚醚酰亞胺樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚醚酰亞胺樹脂復(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酰亞胺樹脂復(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：（聚醚酰亞胺樹脂：拉伸強(qiáng)度116MPa，沖擊強(qiáng)度151kJ/m2，斷裂伸長率76%）編號(hào)聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度（kJ/m2）聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度（MPa）聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料斷裂伸長率（%）實(shí)施例1189166109實(shí)施例2186165102實(shí)施例3187164106實(shí)施例4184163103對(duì)比例117214594對(duì)比例217114888對(duì)比例316412686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酰亞胺樹脂復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率具有顯著提升；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，改性后纖維與聚醚酰亞胺樹脂材料相容性差，與聚醚酰亞胺樹脂材料的化學(xué)鍵合能力差，聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料性能顯著降低；對(duì)比例2制備方法中未進(jìn)行改性處理，與聚醚酰亞胺樹脂材料的化學(xué)鍵合能力變差，聚醚酰亞胺樹脂復(fù)合材料性能顯著降低；對(duì)比例3制備方法中直接使用常規(guī)玄武巖纖維進(jìn)行復(fù)合，對(duì)聚醚酰亞胺樹脂的增強(qiáng)作用最差。當(dāng)前第1頁1 2 3