CN102850796B - 聚醚酰亚胺复合材料、其制备方法和应用 - Google Patents
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Classifications
-
- B29C47/92—
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明适用于工程塑料领域，提供了一种聚醚酰亚胺复合材料，其制备方法和应用。该聚醚酰亚胺复合材料包括聚苯醚、聚醚酰亚胺、相容剂、增韧剂等。本发明聚醚酰亚胺复合材料，通过使用聚苯醚代替部分聚醚酰亚胺，降低了聚醚酰亚胺的用量，使聚醚酰亚胺的生产成本大大降低；通过使用聚苯醚接枝马来酸酐作为相容剂，改善聚苯醚和聚醚酰亚胺之间的界面相容性，使得聚苯醚和聚醚酰亚胺之间良好相容；本发明实施例聚醚酰亚胺复合材料制备方法，通过使用聚苯醚代替部分聚醚酰亚胺，使生产成本大大降低，该制备方法操作简单，生产效益高，非常适于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于工程塑料领域，尤其涉及一种聚醚酰亚胺复合材料、其制备方法和应用。
背景技术
聚苯醚（PPO）属于非结晶性工程塑料，具有高耐热、尺寸稳定性好、相对密度小、电气绝缘性及耐蠕变性能优异的优点，但是其加工流动性差，不耐有机溶剂，容易应力开裂。
聚醚酰亚胺（PEI）属于无定形特种工程塑料，具有极佳的耐高温性、尺寸稳定性、高强度、固有的阻燃性、耐有机溶剂，可在170度下长期工作，但其价格昂贵，限制了它的应用推广。
由于PEI的高耐温性，常被用于需要长期耐高温的领域，例如汽车前大灯的装饰圈，耐高温电子元器件，耐高温及化学药品消毒医疗设备，由于价格昂贵，只有高端市场的产品才使用PEI材料，PEI的高成本限制了其的应用领域。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种聚醚酰亚胺复合材料，解决现有技术中聚醚酰亚胺价格昂贵等问题。
本发明是这样实现的，
一种聚醚酰亚胺复合材料，包括如下重量百分含量的组分：
该相容剂选自聚苯醚接枝马来酸酐。
以及，
上述聚醚酰亚胺复合材料制备方法，包括如下步骤：
按配方称取该聚苯醚、聚醚酰亚胺、相容剂、增韧剂，将该聚苯醚、聚醚酰亚胺、相容剂、增韧剂混合，得到第一混合物；
按配方称取该抗氧剂及润滑剂，将该抗氧剂及润滑剂和该第一混合物混合，得到第二混合物；
将该第二混合物融融挤出，得到聚醚酰亚胺复合材料。
本发明进一步提供上述聚醚酰亚胺复合材料在汽车、电子器件、医疗设备中的应用。
本发明聚醚酰亚胺复合材料，通过使用聚苯醚代替部分聚醚酰亚胺，降低了聚醚酰亚胺的用量，使聚醚酰亚胺的生产成本大大降低；通过使用聚苯醚接枝马来酸酐作为相容剂，改善聚苯醚和聚醚酰亚胺之间的界面相容性，使得聚苯醚和聚醚酰亚胺之间良好相容，同时通过使用增韧剂，使得聚醚酰亚胺复合材料的机械性能得到增强。
本发明实施例聚醚酰亚胺复合材料制备方法，通过使用聚苯醚代替部分聚醚酰亚胺，使生产成本大大降低，该制备方法操作简单，生产效益高，非常适于工业化生产。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种聚醚酰亚胺复合材料，包括如下重量百分含量的组分：
该相容剂选自聚苯醚接枝马来酸酐。
本发明实施例聚醚酰亚胺复合材料，通过使用上述重量百分含量的组分，使得所制备得到的聚醚酰亚胺具有优异的高耐热性、难燃性、尺寸稳定性佳和耐有机溶剂性，其性能和纯聚醚酰亚胺相当，可以用于需要长期耐高温的产品中。由于使用了较大量的聚苯醚，使聚醚酰亚胺的用量大大降低，从而实现了成本的显著下降，扩大了聚醚酰亚胺复合塑料的应用领域。由于聚苯醚和聚醚酰亚胺之间具有相容性问题，本发明实施例聚醚酰亚胺通过使用聚苯醚接枝马来酸酐作为两者的相容剂，有效解决聚苯醚和聚醚酰亚胺之间的界面相容性，使两者之间实现互容；同时，通过聚醚酰亚胺对聚苯醚进行改性，使聚苯醚的流动性大大增加，使得本发明实施例聚醚酰亚胺复合材料具有优异的流动性，容易成型各种制件；通过使用增韧剂，使得聚醚酰亚胺复合材料的机械性能得到增强。
该聚苯醚（PPO）优选特性粘度为0.35-0.5dl/g的PPO，在聚醚酰亚胺复合材料中，该PPO的重量百分含量为25～55％，优选为30～40％。该PPO还可以选用本领域中其他常用的PPO，例如，如蓝星化工生产的，商品牌号LXR045。
该聚醚酰亚胺为琥珀色透明固体，如SABIC公司生产的，商品牌号ULTEM1000。该聚醚酰亚胺在本发明实施例聚醚酰亚胺复合材料中的重量百分含量为30～65％，优选为40～50％。
该相容剂为聚苯醚接枝马来酸酐（PPO-g-MAH），接枝率为1.0-1.7％，该相容剂在聚醚酰亚胺复合材料中重量百分含量为5～10％，优选为6～9％，该聚苯醚接枝马来酸酐可以选用接枝率为1.3的PPO-g-MAH，如SABIC公司生产，商品牌号为450C。
该增韧剂优选为接枝率为0.8-1.5％的SEBS-g-MAH（SEBS接枝马来酸酐），如科腾公司生产的，商品牌号为FX1901G；该增韧剂在聚醚酰亚胺复合材料中的重量百分含量为3～6％。通过选用该SEBS接枝马来酸酐作为增韧剂，在对复合材料进行增韧改性的同时，不会影响复合材料的整体相容性。该增韧剂还可以选用本领域中常用的其他增韧剂。
该抗氧剂没有限制，例如四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯，选用Ciba公司生产，商品牌号分别为Irganox1010，和Irganox168；该润滑剂没有限制，例如选用聚硅氧烷类，如瓦克公司生产的，商品牌号L5-4。
本发明实施例进一步提供上述聚醚酰亚胺复合材料制备方法，包括如下步骤：
步骤S01，制备第一混合物：
按配方称取该聚苯醚、聚醚酰亚胺、相容剂、增韧剂，将该聚苯醚、聚醚酰亚胺、相容剂、增韧剂混合，得到第一混合物；
步骤S02，制备第二混合物：
按配方称取该抗氧剂及润滑剂，将该抗氧剂及润滑剂和该第一混合物混合，得到第二混合物；
步骤S03，熔融挤出：
将该第二混合物融融挤出，得到聚醚酰亚胺复合材料。
步骤S01中，该聚苯醚、聚醚酰亚胺、相容剂、增韧剂和前述的相同，在此不重复阐述。步骤S01中按配方称取各个组分后，将各个组分导入搅拌设备，混合均匀，得到第一混合物；
步骤S02中，该抗氧剂和润滑剂和前述相同，在此不重复阐述。步骤S02中，称取抗氧剂及润滑剂后，将该抗氧剂、润滑剂及步骤S01得到的第一混合物料一起放入到混合器中混合直到均匀，得到第二混合物。
步骤S03中，将该第二混合物加入至单螺杆挤出机或双螺杆挤出机的加料斗中，将该第二混合物熔融挤出，造粒，得到聚醚酰亚胺复合材料，熔融挤出的工艺条件为：
一区温度310-320℃，二区温度320-330℃，三区温度320-330℃，四区温度310-320℃，机头320-330℃，停留时间2～3min，压力为12-18MPa。
本发明实施例聚醚酰亚胺复合材料制备方法，通过使用聚苯醚代替部分聚醚酰亚胺，使生产成本大大降低，该制备方法操作简单，生产效益高，非常适于工业化生产。
本发明实施例进一步提供上述聚醚酰亚胺复合材料在汽车、电子器件、医疗设备中的应用。
以下结合具体实施例对上述聚醚酰亚胺复合材料及其制备方法进行详细阐述。
实施例1
本发明实施例聚醚酰亚胺复合材料包括如下重量百分含量的组分：
该相容剂选自聚苯醚接枝马来酸酐。
本发明实施例聚醚酰亚胺复合材料制备方法，包括如下步骤：
将聚苯醚按重量比为25％（以下均为重量百分含量），聚醚酰亚胺63％，PPO-g-MAH 7％，SEBS-g-MAH 4％，称好倒入搅拌器，搅拌均匀，得到第一混合物；
再按1010/1680.2/0.2％，润滑剂0.6％称好，倒入含第一混合物的搅拌器搅拌均匀，得到第二混合物；
将第二混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度310℃，二区温度330℃，三区温度330℃，四区温度320℃，机头330℃，停留时间2～3min，压力为16MPa。
实施例2
本发明实施例聚醚酰亚胺复合材料包括如下重量百分含量的组分：
该相容剂选自聚苯醚接枝马来酸酐。
本发明实施例聚醚酰亚胺复合材料制备方法，包括如下步骤：
将聚苯醚按重量比为44％（以下均为重量百分含量），聚醚酰亚胺44％，PPO-g-MAH 7％，SEBS-g-MAH 4％，称好倒入搅拌器，搅拌均匀，得到第一混合物；
再按1010/1680.2/0.2％，润滑剂0.6％称好，倒入含第一混合物的搅拌器搅拌均匀，得到第二混合物；
将第二混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度310℃，二区温度330℃，三区温度330℃，四区温度320℃，机头330℃，停留时间2～3min，压力为16MPa。
实施例3
本发明实施例聚醚酰亚胺复合材料包括如下重量百分含量的组分：
该相容剂选自聚苯醚接枝马来酸酐。
本发明实施例聚醚酰亚胺复合材料制备方法，包括如下步骤：
将聚苯醚按重量比为55％（以下均为重量百分含量），聚醚酰亚胺33％，PPO-g-MAH 7％，SEBS-g-MAH 4％，称好倒入搅拌器，搅拌均匀，得到第一混合物；
再按1010/1680.2/0.2％，润滑剂0.6％称好，倒入含第一混合物的搅拌器搅拌均匀，得到第二混合物；
将第二混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度310℃，二区温度330℃，三区温度330℃，四区温度320℃，机头330℃，停留时间2～3min，压力为16MPa。
实施例4
本发明实施例聚醚酰亚胺复合材料包括如下重量百分含量的组分：
该相容剂选自聚苯醚接枝马来酸酐。
本发明实施例聚醚酰亚胺复合材料制备方法，包括如下步骤：
将聚苯醚按重量比为55％（以下均为重量百分含量），聚醚酰亚胺33％，PPO-g-MAH 8％，SEBS-g-MAH 3％，称好倒入搅拌器，搅拌均匀，得到第一混合物；
再按1010/1680.2/0.2％，润滑剂0.6％称好，倒入含第一混合物的搅拌器搅拌均匀，得到第二混合物；
将第二混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度310℃，二区温度330℃，三区温度330℃，四区温度320℃，机头330℃，停留时间2～3min，压力为16MPa。
实施例5
本发明实施例聚醚酰亚胺复合材料包括如下重量百分含量的组分：
该相容剂选自聚苯醚接枝马来酸酐。
本发明实施例聚醚酰亚胺复合材料制备方法，包括如下步骤：
将聚苯醚按重量比为55％（以下均为重量百分含量），聚醚酰亚胺33％，PPO-g-MAH 5％，SEBS-g-MAH 6％，称好倒入搅拌器，搅拌均匀，得到第一混合物；
再按1010/1680.2/0.2％，润滑剂0.6％称好，倒入含第一混合物的搅拌器搅拌均匀，得到第二混合物；
将第二混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度310℃，二区温度330℃，三区温度330℃，四区温度320℃，机头330℃，停留时间2～3min，压力为16MPa。
对比例1
本对比例复合材料制备方法，包括如下步骤：
将聚苯醚按重量比为88％（以下均为重量比），PPO-g-MAH 7％，SEBS-g-MAH 4％，称好倒入搅拌器，搅拌均匀，再按1010/1680.2/0.2％，润滑剂0.6％称好，倒入搅拌器搅拌均匀。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度310℃，二区温度330℃，三区温度330℃，四区温度320℃，机头330℃，停留时间2～3min，压力为16MPa。
对比例2
本对比例复合材料制备方法，包括如下步骤：
将聚醚酰亚胺按重量比为88％（以下均为重量比），PPO-g-MAH7％，SEBS-g-MAH4％，称好倒入搅拌器，搅拌均匀，再按1010/1680.2/0.2％，润滑剂0.6％称好，倒入搅拌器搅拌均匀。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度310℃，二区温度330℃，三区温度330℃，四区温度320℃，机头330℃，停留时间2～3min，压力为16MPaa。
对比例3的材料为100％的聚苯醚；对比例4的材料为100％的聚醚酰亚胺。
性能测试：
拉伸强度按GB/T1040标准进行测试，试样类型为Ⅱ型试样，样条尺寸（mm）：115（长）×（6±0.04）（中间平行部分宽度）×2（厚度），拉伸速度为200mm/min；
弯曲强度和弯曲模量按GB9341/T标准进行检验。试样类型为试样尺寸（mm）：（80±0.4）×（10±0.1）×(4±0.02)，弯曲速度为20mm/min；
热变形测试按照ASTM D648标准进行测试，试样类型为试样尺寸（mm）：（128±0.2）×（13±0.04）×(6.4±0.02).测试压力为1.82MPa，单位为℃。
实施例1～3、对比例1～4的组分与性能测试结果如表1。
表1
由对比例1，3可以看出，纯聚苯醚树脂流动性极差，成型困难，虽然热变形温度较高，但是由于流动性差，难于实际应用；由对比例2，4可以看出，聚醚酰亚胺树脂流动性较好，力学性能高，热变形温度高，是一种极佳的特种工程塑料；对比实施例1，2，3和对比例1，2，3，4可以看出，聚苯醚和聚醚酰亚胺制成合金后，聚苯醚的流动性大大的提高了，可以容易的成型成各种制件，随着聚苯醚含量的提高，合金的力学性能有所降低，但是仍然可以满足绝大多数场合的使用，热变形温度变化不大，材料的耐热性能还有稍微的提升，在冲击强度方面，由于加入了增韧剂，材料的整体冲击强度得到一定的提升，高于聚苯醚树脂和聚醚酰亚胺树脂。
综上所述，聚苯醚聚醚酰亚胺合金，综合性能优异，适合制作高强度，高耐热，尺寸稳定性要求较好的制件，成型后的产品长期耐热性好、尺寸稳定、耐有机溶剂腐蚀。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种聚醚酰亚胺复合材料，包括如下重量百分含量的组分：
所述相容剂选自聚苯醚接枝马来酸酐，所述增韧剂选自SEBS接枝马来酸酐。
2.如权利要求1所述的聚醚酰亚胺复合材料，其特征在于，所述聚苯醚的特性粘度为0.35-0.5dl/g。
3.如权利要求1所述的聚醚酰亚胺复合材料，其特征在于，所述聚醚酰亚胺的重量百分含量为40～50％。
4.如权利要求1所述的聚醚酰亚胺复合材料，其特征在于，所述聚苯醚接枝马来酸酐的接枝率为1.0～1.7％。
5.如权利要求1所述的聚醚酰亚胺复合材料，其特征在于，所述相容剂的重量百分含量为6～9％。
6.如权利要求1～5任一项所述的聚醚酰亚胺复合材料制备方法，包括如下步骤：
按配方称取所述聚苯醚、聚醚酰亚胺、相容剂、增韧剂，将所述聚苯醚、聚醚酰亚胺、相容剂、增韧剂混合，得到第一混合物；
按配方称取所述抗氧剂及润滑剂，将所述抗氧剂及润滑剂和所述第一混合物混合，得到第二混合物；
将所述第二混合物熔融挤出，得到聚醚酰亚胺复合材料。
7.如权利要求6所述的聚醚酰亚胺复合材料制备方法，其特征在于，所述熔融挤出的工艺条件为：
一区温度310-320℃，二区温度320-330℃，三区温度320-330℃，四区温度310-320℃，机头320-330℃，停留时间2～3min，压力为12-18MPa。
8.如权利要求1～5任一项所述的聚醚酰亚胺复合材料在汽车、电子器件、医疗设备中的应用。
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