專利名稱：玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子及其復合材料領(lǐng)域，具體涉及一種玄武巖纖維增強聚醚醚酮 (PEEK)復合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
纖維增強熱塑性PEEK樹脂基復合材料自20世紀80年代由英國ICI公司成功研 制并投入市場以來，由于其具有較高的使用溫度、強度、尺寸穩(wěn)定性等，很快就在航空、航天 等高技術(shù)領(lǐng)域得到了成功的應用。但是其研制和商品化生產(chǎn)以及推廣主要集中在國外，并 且纖維的種類也僅限于玻璃纖維和碳纖維兩種。而玄武巖纖維是目前唯一的無環(huán)境污染的 高性能纖維，具有一系列性能上的優(yōu)勢，它可以代替玻璃纖維乃至價格較貴的碳纖維，用于 制備高溫、潮濕、腐蝕等苛刻使用環(huán)境的聚醚醚酮的復合材料，從而提升以纖維為增強體的 聚醚醚酮復合材料的性價比，為我國航空航天、武器裝備和其他民用高技術(shù)領(lǐng)域提供一種 高性能的新型復合材料。本發(fā)明的目的就是為了制備玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料，與本發(fā)明相關(guān) 的背景技術(shù)是中國專利“一種高強度玄武巖纖維增強尼龍組合物及其制備方法，公開 號CN 101230193A”，“玄武巖纖維增強聚合物基自潤滑材料及其制備方法，公開號CN 101544824A”和“玄武巖纖維增強樹脂基復合材料及其制造方法，公開號CN 101235152A” 他們選用的基體樹脂分別是尼龍組合物、聚酰亞胺和不飽和聚酯樹脂等，將玄武巖纖維加 入到聚醚醚酮中采用熔融擠出的方式進行復合改性至今還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種力學性能優(yōu)良、制備工藝簡單、成型加工易行及價格較 低的玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料，及該復合材料的制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明的玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料，按各組份和100.0wt%計算， 含50.0 95.0襯％結(jié)構(gòu)式如(I)所示的聚醚醚酮樹脂、0 5. 高溫潤滑劑、0 10. 0襯％結(jié)構(gòu)式如(II)所示的聚芳醚酮液晶聚合物(具體制備方法見發(fā)明專利“聚芳醚酮 液晶聚合物的制備，ZL 01103522. 6”)和5. 0 50. 0襯％玄武巖纖維增強材料?；w樹脂為聚醚醚酮(PEEK)，熔融指數(shù)為20 200g/10min，其結(jié)構(gòu)式如(I)所 示(具體制備方法見發(fā)明專利“Thermoplastic aromaticpolyetherketones，US4320224，，， PEEK熔融指數(shù)的調(diào)整可以通過改變聚合時兩種單體對苯二酚與4，4’ - 二氟二苯酮的投料 比來實現(xiàn))，n為彡1的整數(shù)，表示聚合度。
LOJ n〇
(i) 4R=Cl, Ph, CH3O, t-C4H9,
(II)y = 0.2 0.8，η為彡1整數(shù)，表示聚合度。進一步地，本發(fā)明的玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料，按各組份和100. Owt%if 算，含50. 0 89. 5襯％結(jié)構(gòu)式如(I)所示的聚醚醚酮樹脂、0. 05 5. Owt%高溫潤滑劑和 10. 0 49. 5wt%玄武巖纖維增強材料；進一步地，本發(fā)明的玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料，按各組份和100. Owt%if 算，含50.0 89. 5襯％結(jié)構(gòu)式如(I)所示的聚醚醚酮樹脂、0. 05 10. 0襯％結(jié)構(gòu)式如(II) 所示的聚芳醚酮液晶聚合物和10. 0 49. 5wt%玄武巖纖維增強材料；進一步地，本發(fā)明的玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料，按各組份和100. Owt%if 算，含50. 0 89. 5襯％結(jié)構(gòu)式如(I)所示的聚醚醚酮樹脂、0. 05 5. Owt%高溫潤滑劑、 0. 05 10. 0襯％結(jié)構(gòu)式如(II)所示的聚芳醚酮液晶聚合物和10. 0 49. 5襯％玄武巖纖 維增強材料。進一步地，本發(fā)明的玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料，按各組份和100. Owt%if 算，含60.0 90. Owt %結(jié)構(gòu)式如(I)所示的熔融指數(shù)為40 200g/10min聚醚醚酮樹脂和 10. 0 40. Owt %玄武巖纖維增強材料。本發(fā)明的玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料的制備方法，具體步驟如下按各組份和100. 0 丨％計算，稱取50. 0 95. Owt %聚醚醚酮樹脂、0 5. Owt % ^ 溫潤滑劑、0 10. 聚芳醚酮液晶聚合物，用高速攪拌混合機進行預混，由雙螺桿擠出 機的樹脂喂料口喂入擠出機，在擠出機料筒內(nèi)于360 380°C溫度下熔融塑化，形成聚醚醚 酮熔體，再將5. 0 50. 玄武巖纖維增強材料由雙螺桿擠出機的纖維喂料口喂入擠出 機，在擠出機料筒內(nèi)與聚醚醚酮熔體復合共混，加工溫度為360 380°C，然后經(jīng)機頭和四 孔口模板擠出料條，料條經(jīng)傳送帶輸送、空氣冷卻，牽入滾刀切粒機，得到直徑為2 4mm、 長度為4 6mm的圓柱狀顆粒，即得玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料。進一步，將玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料經(jīng)高溫注射機塑化熔融、注射、充增強材料為玄武巖連續(xù)纖維(BF)，型號為1200TEX無捻粗紗，直徑13 μ m，實施例 中BF(I)、BF (2)、BF (3)的區(qū)別在于浸潤劑中成膜劑的組分不同，它們的成膜劑分別為環(huán)氧 樹脂、環(huán)氧樹脂+聚氨酯(兩者的重量比是3 1)、酚醛樹脂。高溫潤滑劑為德國Wacker公司生產(chǎn)的顆粒狀或粉末狀的GENlOPLASTPellet S (縮寫為GPPS，聚醚醚酮樹脂的加工溫度很高，一般的潤滑劑根本無法滿足使用要求，在 360°C之前就分解了。這種潤滑劑是我們課題組多年來篩選出的唯一滿足我們的加工溫度 又非常有效的，只有這種英文名稱，沒有中文名稱)。聚芳醚酮液晶聚合物(LCP)的結(jié)構(gòu)式如(II)所示(具體制備方法見發(fā)明專利“聚 芳醚酮液晶聚合物的制備，ZL 01103522.6”)
權(quán)利要求
玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料，其特征在于按各組份和100.0wt％計算，含50.0～95.0wt％結(jié)構(gòu)式如(I)所示熔融指數(shù)為20～200g/10min的聚醚醚酮樹脂、0～5.0wt％高溫潤滑劑、0～10.0wt％結(jié)構(gòu)式如(II)所示的粘度調(diào)節(jié)劑聚芳醚酮液晶聚合物和5.0～50.0wt％玄武巖纖維增強材料，y＝0.2～0.8，n為≥1整數(shù)，表示聚合度；高溫潤滑劑為德國Wacker公司生產(chǎn)的顆粒狀或粉沫狀GENIOPLASTPellet S潤滑劑。FDA0000032923870000011.tif
2.如權(quán)利要求1所述的玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料，其特征在于按各組份和 100. 0襯％計算，含50. 0 89. 5襯％結(jié)構(gòu)式如(I)所示的聚醚醚酮樹脂、0. 05 5. 0wt%^ 溫潤滑劑和10. 0 49. 5襯％玄武巖纖維增強材料。
3.如權(quán)利要求1所述的玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料，其特征在于按各組份和 100. 0襯％計算，含50. 0 89. 5襯％結(jié)構(gòu)式如(I)所示的聚醚醚酮樹脂、0. 05 10. 0wt% 結(jié)構(gòu)式如(II)所示的聚芳醚酮液晶聚合物和10. 0 49. 5wt%玄武巖纖維增強材料；
4.如權(quán)利要求1所述的玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料，其特征在于按各組份和 100. 0襯％計算，含50. 0 89. 5襯％結(jié)構(gòu)式如(I)所示的聚醚醚酮樹脂、0. 05 5. 0wt%^ 溫潤滑劑、0. 05 10. 0襯％結(jié)構(gòu)式如(II)所示的聚芳醚酮液晶聚合物和10. 0 49. 5wt% 玄武巖纖維增強材料。
5.如權(quán)利要求1所述的玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料，其特征在于按各組份和 100. 0襯％計算，含60. 0 90. 0 丨％結(jié)構(gòu)式如(I)所示的熔融指數(shù)為40 200g/10min聚 醚醚酮樹脂和10. 0 40. 0襯％玄武巖纖維增強材料。
6.權(quán)利要求1所述玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料的制備方法，具體步驟如下按 各組份和100. 0wt%計算，稱取50. 0 95. 0 丨％聚醚醚酮樹脂、0 5. 0wt%高溫潤滑劑、 0 10. 聚芳醚酮液晶聚合物，用高速攪拌混合機進行預混，由雙螺桿擠出機的樹脂 喂料口喂入擠出機，在擠出機料筒內(nèi)于360 380°C溫度下熔融塑化，形成聚醚醚酮熔體， 再將5. 0 50. 玄武巖纖維增強材料由雙螺桿擠出機的纖維喂料口喂入擠出機，在擠 出機料筒內(nèi)與聚醚醚酮熔體復合共混，加工溫度為360 380°C，然后經(jīng)機頭和四孔口模板 擠出料條，料條經(jīng)傳送帶輸送、空氣冷卻，牽入滾刀切粒機，得到直徑為2 4mm、長度為4 6mm的圓柱狀顆粒，即得玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料。
7.權(quán)利要求1所述玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料應用在航空航天、武器裝備或民 用高技術(shù)領(lǐng)域。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子及其復合材料領(lǐng)域，具體涉及一種玄武巖纖維增強聚醚醚酮(PEEK)復合材料及其制備方法。復合材料含50.0～95.0wt％的聚醚醚酮樹脂、0～5.0wt％的高溫潤滑劑、0～10.0wt％的粘度調(diào)節(jié)劑和5.0～50.0wt％的玄武巖纖維增強材料。聚醚醚酮樹脂的熔融指數(shù)為20～200g/10min，高溫潤滑劑為德國Wacker公司生產(chǎn)的顆粒狀或粉狀的GENIOPLAST Pellet S潤滑劑，粘度調(diào)節(jié)劑為聚芳醚酮液晶聚合物。制得的玄武巖纖維增強聚醚醚酮復合材料可廣泛地應用在航空航天、武器裝備和其他民用高技術(shù)領(lǐng)域，諸如耐高溫接插件、各種機械零部件等。
文檔編號C08K7/10GK101974204SQ20101054899
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者姜振華, 張淑玲, 王貴賓 申請人:吉林大學