一種制備高能低溫球磨連續(xù)擠壓復(fù)合材料的方法及該方法制備的復(fù)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備復(fù)合材料的方法及其復(fù)合材料，具體地說(shuō)是一種制備高能低溫球磨連續(xù)擠壓復(fù)合材料的方法及該方法制備的復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械合金化最先是由J.S.Benjamin及其合作者在1968年研宄氧化物增強(qiáng)鎳基高溫合金時(shí)開(kāi)發(fā)成功的。作為重要的機(jī)械合金化技術(shù)之一，1988年高能球磨技術(shù)被引入聚合物領(lǐng)域。為了克服聚合物材料的粘彈特性及溫度敏感性，在聚合物高能球磨過(guò)程中采用冷卻工質(zhì)使聚合物脆化而易于粉碎，這種在低溫條件下進(jìn)行的高能球磨即為低溫球磨。
[0003]連續(xù)擠壓技術(shù)自1972年誕生以來(lái)，已經(jīng)近四十余年。全世界的范圍看，其應(yīng)用領(lǐng)域僅限于有色金屬材料塑性成形。從唯物辯證法的角度看，“變”是物質(zhì)世界的固有屬性。順應(yīng)唯物辯證法的要求，連續(xù)擠壓技術(shù)必須尋求新的突破！對(duì)于連續(xù)擠壓技術(shù)，加工原材料的改變必將引起連續(xù)擠壓理論、工藝及設(shè)備等方面一系列的變革。
[0004]目前，世界范圍內(nèi)連續(xù)擠壓技術(shù)所應(yīng)用的有色金屬原料都是發(fā)生過(guò)金屬熔融凝固過(guò)程的合金或純金屬，尚未實(shí)現(xiàn)材料的納米化加工。本發(fā)明基于以上現(xiàn)狀在連續(xù)擠壓技術(shù)中引入高能低溫球磨，正是為了實(shí)現(xiàn)納米化連續(xù)擠壓，通過(guò)本發(fā)明可以開(kāi)發(fā)先進(jìn)的金屬基和高分子基復(fù)合材料，這將為我國(guó)的原始技術(shù)創(chuàng)新做出重大貢獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)上述提出的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種制備高能低溫球磨連續(xù)擠壓復(fù)合材料的方法及該方法制備的復(fù)合材料。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下:
[0006]一種制備高能低溫球磨連續(xù)擠壓復(fù)合材料的方法，具有如下步驟:
[0007]I)制備改性六鈦酸鉀晶須:
[0008]將無(wú)水乙醇與去離子水配成乙醇/水溶液，并往乙醇/水溶液中添加硅烷偶聯(lián)劑，得到混合溶液，將混合溶液倒入三頸燒瓶并攪拌均勻，之后往三頸燒瓶中倒入六鈦酸鉀晶須并攪拌，硅烷偶聯(lián)劑與六鈦酸鉀晶須質(zhì)量比為I?15:100，反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物趁熱真空抽濾、洗滌、真空干燥，冷卻后得到改性六鈦酸鉀晶須待用；
[0009]作為優(yōu)選，硅烷偶聯(lián)劑與六鈦酸鉀晶須質(zhì)量比為2?7:100 ；
[0010]2)制備復(fù)合填料:
[0011]將改性六鈦酸鉀晶須與聚甲醛均勻混合后裝入高能球磨罐體，改性六鈦酸鉀晶須與聚甲醛的質(zhì)量比為I?10:9?30，抽真空后，在-150?-50°c的溫度下球磨制備復(fù)合填料；
[0012]作為優(yōu)選，將改性六鈦酸鉀晶須與聚甲醛均勻混合后裝入高能球磨罐體，改性六鈦酸鉀晶須與聚甲醛的質(zhì)量比為I?10:9?30，抽真空后，在-100?-50°c的溫度下球磨制備復(fù)合填料；
[0013]3)制備復(fù)合材料:
[0014]將超高分子量聚乙烯和復(fù)合填料在高速混合機(jī)上混合均勻，在連續(xù)擠壓裝置上連續(xù)擠出復(fù)合材料，其中超高分子量聚乙烯和復(fù)合填料的質(zhì)量比為10?7:1。
[0015]步驟I)中無(wú)水乙醇、去離子水和娃燒偶聯(lián)劑之間的體積比為60?80:5?10:2?15，步驟I)中硅烷偶聯(lián)劑為A-1100硅烷偶聯(lián)劑。
[0016]步驟I)中往三頸燒瓶中倒入六鈦酸鉀晶須并攪拌，攪拌時(shí)間為I?3h。
[0017]步驟I)中真空干燥的真空度為I?9X 10_9Pa。
[0018]作為優(yōu)選，步驟I)中真空干燥的真空度為I?4X 10_9Pa。
[0019]步驟2)中抽真空后的真空度為I?SXlO^Pa。
[0020]作為優(yōu)選，步驟2)中抽真空后的真空度為I?4X lO’a。
[0021]步驟2)中球磨制備復(fù)合填料的球磨時(shí)間為I?3h，研磨球與改性六鈦酸鉀晶須和聚甲醛的混合料的質(zhì)量比為20?45:1，球磨轉(zhuǎn)速200?300r/min，研磨球?yàn)檠趸e(cuò)球，直徑為0.1?10_，混合料指的是改性六鈦酸鉀晶須與聚甲醛的混合物。
[0022]作為優(yōu)選，步驟2)中球磨制備復(fù)合填料的球磨時(shí)間為2h，研磨球與改性六鈦酸鉀晶須和聚甲醛的混合料的質(zhì)量比為30: 1，球磨轉(zhuǎn)速200?300r/min，研磨球?yàn)檠趸e(cuò)球，直徑為0.1?10_，混合料指的是改性六鈦酸鉀晶須與聚甲醛的混合物。
[0023]超尚分子量聚乙稀的分子量為100?1000萬(wàn)。
[0024]六鈦酸鉀晶須的直徑0.1?0.7 μπι，長(zhǎng)度為0.3?5 μπι。
[0025]聚甲醛的分子量為10?20萬(wàn)。
[0026]本發(fā)明還公開(kāi)了一種通過(guò)上述方法制備的復(fù)合材料。
[0027]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0028]1、實(shí)現(xiàn)連續(xù)擠壓技術(shù)的納米化加工；
[0029]2、擴(kuò)大了現(xiàn)有連續(xù)擠壓技術(shù)的原料選取范圍；
[0030]3、可以用于開(kāi)發(fā)高性能金屬基和高分子基復(fù)合新材料。
[0031]基于上述理由本發(fā)明可在制備復(fù)合材料等領(lǐng)域廣泛推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0032]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0033]圖1是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中各樣品之間DSC曲線比較圖。
[0034]圖2是模壓法制備的復(fù)合材料的SEM圖。
[0035]圖3是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中一種通過(guò)一種制備高能低溫球磨連續(xù)擠壓復(fù)合材料的方法制備的復(fù)合材料的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]一種制備高能低溫球磨連續(xù)擠壓復(fù)合材料的方法，具有如下步驟:
[0037]I)制備改性六鈦酸鉀晶須:
[0038]將無(wú)水乙醇與去離子水配成乙醇/水溶液，并往乙醇/水溶液中添加硅烷偶聯(lián)劑，得到混合溶液，無(wú)水乙醇、去離子水和硅烷偶聯(lián)劑之間的體積比為75:8:8，硅烷偶聯(lián)劑為Α-1100硅烷偶聯(lián)劑，將混合溶液倒入三頸燒瓶并攪拌均勻，之后往三頸燒瓶中倒入六鈦酸鉀晶須并攪拌，攪拌時(shí)間為I?3h，硅烷偶聯(lián)劑與六鈦酸鉀晶須質(zhì)量比為3:100，反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物趁熱真空抽濾、洗滌、真空干燥，真空度為2X 10_9Pa，
[0039]冷卻后得到改性六鈦酸鉀晶須待用；
[0040]2)制備復(fù)合填料:
[0041]將改性六鈦酸鉀晶須與聚甲醛均勻混合后裝入高能球磨罐體，改性六鈦酸鉀晶須與聚甲醛的質(zhì)量比為1:15，抽真空后，真空度為SXKTuiPa,在-92°c的溫度下球磨制備復(fù)合填料，球磨時(shí)間為2h，研磨球與改性六鈦酸鉀晶須和聚甲醛的混合料的質(zhì)量比為30:1，球磨轉(zhuǎn)速300r/min，研磨球?yàn)檠趸e(cuò)球，直徑為5mm ；
[0042]3)制備復(fù)合材料:
[0043]將超高分子量聚乙烯和復(fù)合填料在高速混合機(jī)上混合均勻，在連續(xù)擠壓裝置上連續(xù)擠出復(fù)合材料，其中超高分子量聚乙烯和復(fù)合填料的質(zhì)量比為10?7:1，連續(xù)擠壓裝置為可視化超高分子量聚乙烯連續(xù)擠壓實(shí)驗(yàn)裝置ZL201210105481.3，擠壓溫度為150-210°C，擠壓速度 20 ?90mm/min。
[0044]超尚分子量聚乙稀的分子量為100?1000萬(wàn)。
[0045]六鈦酸鉀晶須的直徑0.1?0.7 μπι，長(zhǎng)度為0.3?5 μπι。
[0046]聚甲醛的分子量為10?20萬(wàn)。
[0047]通過(guò)上述方法制備的復(fù)合材料包括樣品2，樣品3，樣品4，樣品5，
[0048]樣品2的超高分子量聚乙烯和復(fù)合填料的質(zhì)量比為10:1，
[0049]樣品3的超高分子量聚乙烯和復(fù)合填料的質(zhì)量比為9:1，
[0050]樣品4的超高分子量聚乙烯和復(fù)合填料的質(zhì)量比為8:1，
[0051]樣品5的超高分子量聚乙稀和復(fù)合填料的質(zhì)量比為7:1，
[0052]樣品I為純超高分子量聚乙烯，
[0053]如圖1所不，樣品2?5與樣品I相比，恪點(diǎn)有所提尚。
[0054]如圖2和圖3所示，與模壓法制備的復(fù)合材料相比，樣品3的分子取向有所提高。
[0055]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備高能低溫球磨連續(xù)擠壓復(fù)合材料的方法，其特征在于具有如下步驟: 1)制備改性六鈦酸鉀晶須: 將無(wú)水乙醇與去離子水配成乙醇/水溶液，并往乙醇/水溶液中添加硅烷偶聯(lián)劑，得到混合溶液，將混合溶液倒入三頸燒瓶并攪拌均勻，之后往三頸燒瓶中倒入六鈦酸鉀晶須并攪拌，硅烷偶聯(lián)劑與六鈦酸鉀晶須質(zhì)量比為I?15:100，反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物趁熱真空抽濾、洗滌、真空干燥，冷卻后得到改性六鈦酸鉀晶須待用； 2)制備復(fù)合填料: 將改性六鈦酸鉀晶須與聚甲醛均勻混合后裝入高能球磨罐體，改性六鈦酸鉀晶須與聚甲醛的質(zhì)量比為I?10:9?30，抽真空后，在-150?_50°C的溫度下球磨制備復(fù)合填料； 3)制備復(fù)合材料: 將超高分子量聚乙烯和復(fù)合填料在高速混合機(jī)上混合均勻，在連續(xù)擠壓裝置上連續(xù)擠出復(fù)合材料，其中超高分子量聚乙烯和復(fù)合填料的質(zhì)量比為10?7:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高能低溫球磨連續(xù)擠壓復(fù)合材料的方法，其特征在于:步驟I)中無(wú)水乙醇、去離子水和硅烷偶聯(lián)劑之間的體積比為60?80:5?10:2?15，步驟I)中硅烷偶聯(lián)劑為A-1100硅烷偶聯(lián)劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高能低溫球磨連續(xù)擠壓復(fù)合材料的方法，其特征在于:步驟I)中往三頸燒瓶中倒入六鈦酸鉀晶須并攪拌，攪拌時(shí)間為I?3h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高能低溫球磨連續(xù)擠壓復(fù)合材料的方法，其特征在于:步驟I)中真空干燥的真空度為I?9X 10_9Pa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高能低溫球磨連續(xù)擠壓復(fù)合材料的方法，其特征在于:步驟2)中抽真空后的真空度為I?SXlO^Pa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高能低溫球磨連續(xù)擠壓復(fù)合材料的方法，其特征在于:步驟2)中球磨制備復(fù)合填料的球磨時(shí)間為I?3h，研磨球與改性六鈦酸鉀晶須和聚甲醛的混合料的質(zhì)量比為20?45:1，球磨轉(zhuǎn)速200?300r/min，研磨球?yàn)檠趸喦颍睆綖?.1 ?1mm0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高能低溫球磨連續(xù)擠壓復(fù)合材料的方法，其特征在于:超高分子量聚乙稀的分子量為100?1000萬(wàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高能低溫球磨連續(xù)擠壓復(fù)合材料的方法，其特征在于:六鈦酸鉀晶須的直徑0.1?0.7 μπι，長(zhǎng)度為0.3?5 μπι。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高能低溫球磨連續(xù)擠壓復(fù)合材料的方法，其特征在于:聚甲醛的分子量為10?20萬(wàn)。
10.一種通過(guò)權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的方法制備的復(fù)合材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種制備高能低溫球磨連續(xù)擠壓復(fù)合材料的方法，具有如下步驟：1)制備改性六鈦酸鉀晶須；2)制備復(fù)合填料：將改性六鈦酸鉀晶須與聚甲醛均勻混合后裝入高能球磨罐體，改性六鈦酸鉀晶須與聚甲醛的質(zhì)量比為1～10：9～30，抽真空后，在-150～-50℃的溫度下球磨制備復(fù)合填料；3)制備復(fù)合材料：將超高分子量聚乙烯和復(fù)合填料在高速混合機(jī)上混合均勻，在連續(xù)擠壓裝置上連續(xù)擠出復(fù)合材料，其中超高分子量聚乙烯和復(fù)合填料的質(zhì)量比為10～7：1。本發(fā)明還公開(kāi)了一種通過(guò)上述方法制備的復(fù)合材料。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)連續(xù)擠壓技術(shù)的納米化加工，擴(kuò)大了現(xiàn)有連續(xù)擠壓技術(shù)的原料選取范圍，并且可以用于開(kāi)發(fā)高性能金屬基和高分子基復(fù)合新材料。
【IPC分類(lèi)】C08L23-06, B02C17-00, C08K9-06, C08L59-00, C08K9-04, C08K7-08, B29C47-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104788792
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510238027
【發(fā)明人】牟冰松
【申請(qǐng)人】大連交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年5月11日