CN105419326A

CN105419326A - 一种偶联剂处理玻纤增强聚酰亚胺复合材料

Info

Publication number: CN105419326A
Application number: CN201410481809.0A
Authority: CN
Inventors: 张全庆; 翟春熙; 马俊杰
Original assignee: Heilongjiang Xinda Enterprise Group Co Ltd
Current assignee: Heilongjiang Xinda Enterprise Group Co Ltd
Priority date: 2014-09-20
Filing date: 2014-09-20
Publication date: 2016-03-23

Abstract

本发明涉及一种偶联剂处理玻纤增强聚酰亚胺复合材料的制备方法，利用有机硅烷偶联剂处理短切玻纤，增强表面活性，采用熔融挤出工艺与热塑性聚酰亚胺共混，制备玻纤高利用率的聚酰亚胺复合材料。

Description

一种偶联剂处理玻纤增强聚酰亚胺复合材料

技术领域

本发明属于聚酰亚胺特种工程塑料技术领域，涉及一种偶联剂处理玻纤增强聚酰亚胺复合材料。

背景技术

聚酰亚胺(PI)是一种具有高模量、高强度、低吸水率、耐水解、耐辖射，优异绝缘性及耐热氧化稳定性的工程塑料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。近来，各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。但纯PI因较低的抗拉、抗压强度，不适宜单独作为摩擦材料使用，而加入增强纤维后可得到力学性能和摩擦性能优异的PI复合材料。目前，改性聚酰亚胺主要有组成、结构改造、共聚、共混、填充等方法，其中填充改性是一种简单有效的方法，既可保持其优点又可利用复合效应改善和克服纯PI的缺陷从而提高其综合性能。在PI中加入不同的填料，可以显著提高其机械强度、硬度及耐磨性。常用的填料主要有无机填料、金属及金属氧化物、纳米粒子、杂化填料等。

纤维具有高强度、高模量、耐高温等优点，可以增加PI的机械性能，提高其尺寸稳定性、强度、韧性和耐热性等。目前用于聚合物增强改性的纤维主要有碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维和各种晶须。但是，未经处理的纤维表面呈现惰性，其活性比面积小，表面能低，与树脂的界面结合较差，增强效果有限，甚至能引起复合材料的自身缺陷。因此，需要对纤维进行表面改性，以提高纤维增强PI复合材料的界面结合能力，从而获得机械性能优异的PI复合材料。

发明内容

本发明目的在于提供一种偶联剂处理玻纤增强聚酰亚胺复合材料的制备方法，利用有机硅烷偶联剂处理短切玻纤，增强表面活性，采用熔融挤出工艺与热塑性聚酰亚胺共混，制备玻纤高利用率的聚酰亚胺复合材料。

本发明涉及一种偶联剂处理玻纤增强聚酰亚胺复合材料的制备方法，其包括下列步骤：

1．玻纤的表面处理过程：玻纤先在120℃下烘干2h，将玻纤加入到高速搅拌器中，取一定量的有机硅烷偶联剂然后配成2%的溶液，滴加到玻纤中，高速搅拌2~3min；然后放在烘箱里面120℃烘干2h，制得表面处理过的玻纤。

2．复合材料制备：将有机硅烷偶联剂处理过的玻纤与聚酰亚胺经高速搅拌2~3min，经双螺杆挤出机挤出，各工艺段温度为375℃、375℃、380℃、380℃、385℃、385℃、385℃、390℃、390℃、390℃。将挤出的料条经传送带传输、空气冷却、切粒及得本发明所述的玻纤高利用率的聚酰亚胺复合材料。

如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到，或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本说明方法中。

【具体实施方式】下面通过实例进一步说明本发明，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下面实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比，所述的聚合物分子量为数均分子量。

玻纤的表面处理过程：玻纤先在120℃下烘干2h，将玻纤加入到高速搅拌器中，取一定量的偶联剂KH550然后配成2%的溶液，滴加到玻纤中，高速搅拌2~3min；然后放在烘箱里面120℃烘干2h，制得表面处理过的玻纤。复合材料制备：将偶联剂处理过的玻纤与聚酰亚胺按所需配方比例混合（配方见表1），经高速搅拌2~3min，经双螺杆挤出机挤出，各工艺段温度为375℃、375℃、380℃、380℃、385℃、385℃、385℃、390℃、390℃、390℃。将挤出的料条经传送带传输、空气冷却、切粒及得本发明所述的玻纤高利用率的聚酰亚胺复合材料。采用测试标准：拉伸强度按GB/T1040-1992，弯曲强度按GB/T1042-1992，冲击性能（无缺口标准小试样）按GB/T1043-1993进行，KH550偶联剂处理TPI/GF复合材料力学性能见表2。

表1不同配方组分含量

	1#	2#	3#	4#	5#	6#
							PI	80	80	80	80	80	80
GF	20	20	20	20	20	20
							KH550	0	0.04	0.08	0.12	0.16	0.20

表2偶联剂KH550处理TPI/GF复合材料力学性能

	1#	2#	3#	4#	5#	6#
							拉伸强度/MPa	84.4	105.2	110.8	112.1	112.8	113.2
弹性模量/GPa	2.70	3.36	3.30	3.18	3.13	3.10
							弯曲强度/MPa	143.2	172.1	198.3	202.1	200.2	198.7
冲击强度kJ·m^-2	20.4	30.5	30.8	30.1	29.1	27.8

以KH550处理20%玻纤得到的复合材料力学性能最好，当其用量为GF质量的0.4%时，拉伸强度提高了31.3%，弹性模量提高了22.2%，弯曲强度提高了38.5%，冲击强度提高了51.0%

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用同等变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明保护范围之内。

Claims

1.一种偶联剂处理玻纤增强聚酰亚胺复合材料的制备方法，利用有机硅烷偶联剂处理短切玻纤，增强表面活性，采用熔融挤出工艺与热塑性聚酰亚胺共混，制备玻纤高利用率的聚酰亚胺复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种偶联剂处理玻纤增强聚酰亚胺复合材料，其特征在于，所选的玻纤直径为7~10μm，长度约为100μm。

3.根据权利要求1所述的一种偶联剂处理玻纤增强聚酰亚胺复合材料，其特征在于，所选的处理短切玻纤的偶联剂为有机硅烷类。

4.根据权利要求1所述的一种偶联剂处理玻纤增强聚酰亚胺复合材料，其包括下面步骤：

(1)玻纤的表面处理过程：玻纤先在120℃下烘干2h，将玻纤加入到高速搅拌器中，取一定量的有机硅烷偶联剂然后配成2%的溶液，滴加到玻纤中，高速搅拌2~3min；然后放在烘箱里面120℃烘干2h，制得表面处理过的玻纤；

(2)复合材料制备：将有机硅烷偶联剂处理过的玻纤与聚酰亚胺经高速搅拌2~3min，经双螺杆挤出机挤出，各工艺段温度为375℃、375℃、380℃、380℃、385℃、385℃、385℃、390℃、390℃、390℃，将挤出的料条经传送带传输、空气冷却、切粒及得本发明所述的玻纤高利用率的聚酰亚胺复合材料。