一種聚醚醚酮/有機化納米蒙脫土複合材料及其製備方法

2023-05-14 22:34:26

專利名稱：一種聚醚醚酮/有機化納米蒙脫土複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種工程塑料，具體涉及一種聚醚醚酮/有機化納米蒙脫土複合材料及其製備方法。
背景技術：
聚醚醚酮(？017(討1^1-6讓61-1 ^0116)，簡稱PEEK)是一種性能優異的特種工程塑料，具有耐高溫、自潤滑、耐磨損好和抗疲勞等特性，使之成為當今最熱門的高性能工程塑料之一，它主要應用於航空航天、汽車工業、電子電氣和醫療器械等領域。雖然聚醚醚酮具有許多優良性能，但是價格昂貴，限制了其在一些領域的應用。另外，它的衝擊強度較差， 為了進一步提高其性能，以滿足各個領域的綜合性能和多樣化需要，可採用填充、共混、交聯、接枝等方法對其進行改性，以得到性能更加優異的PEEK塑料合金或PEEK複合材料。如中國專利CN200810051257. 4公開了聚醚醚酮/有機化蒙脫土複合材料及其製備方法，是聚醚醚酮和有機化蒙脫土混合後，加入到雙螺杆擠出機內，通過控制雙螺杆擠出機料筒各段溫度製備得到的，該方法得到的複合材料具有較高的強度，模量及尺寸穩定性等優點，但是，此方法是採用聚醚醚酮和有機化蒙脫土直接混合，難以保證有機化蒙脫土均勻分散在聚醚醚酮中，因此產品性能的提高大打折扣。

發明內容
本發明的首要目的在於提供一種聚醚醚酮/有機化納米蒙脫土複合材料，該複合材料中有機化納米蒙脫土能均勻分散在聚醚醚酮中，具有更高力學性能。本發明的另一目的在於提供上述聚醚醚酮/有機化納米蒙脫土複合材料的製備方法。本發明是通過以下技術方案實現
一種聚醚醚酮/有機化納米蒙脫土複合材料，其特徵在於按重量份數計，聚醚醚酮 100份，有機化納米蒙脫土 1-20份；
其中，所述有機化納米蒙脫土是通過改性劑對鈉基蒙脫土有機化獲得，所述改性劑為芳香族胺改性劑，優選苯胺或對苯二胺。製備上述聚醚醚酮/有機化納米蒙脫土複合材料的方法，包括以下步驟
a、有機化納米蒙脫土的製備將芳香族胺改性劑溶於乙醇或水中，並加入鈉基蒙脫土， 改性劑、納基蒙脫土和乙醇的摩爾比例為5:5:90，然後用10倍水洗滌，並乾燥，即得到有機化納米蒙脫土；
b、聚合聚醚醚酮，在聚合達到粘度後，按重量份配比，將上述有機化納米蒙脫土加入到聚醚醚酮的溶液中進行機械共混，得到含有有機化納米蒙脫土的聚醚醚酮聚合物粗產品；
C、對上述聚合物粗產品進行精製，精製過程如下將懸浮物放出，離心分離後進行水煮 7-10次，每次煮沸時間40-60分鐘，檢測溶液中F離子含量為0. 2mg/L,說明產物精製完成， 於130°C下烘乾乾燥，即得到聚醚醚酮/有機化納米蒙脫土複合材料。
上述聚醚醚酮可採用本領域公知技術聚合而成，例如在裝有溫度計、通氮氣管、 冷凝分水器、錨式攪拌器的四口反應釜中，先加入精製環丁碸、4，4 『_ 二氟二苯甲酮和對苯二酚，待其全部溶解並待溫度升到80°C時，加入過量2%Na2C03，，再加入2Kg 二甲苯後，攪拌、 加熱，待溫度升至150°C，體系開始共沸，分水器中有二甲苯和水冷凝，上層二甲苯回流，下層水不斷放出，待水回收到理論量時，上層二甲苯開始澄清透明，再繼續回流20分鐘，然後開始從體系中蒸出二甲苯，體系溫度由加熱不斷上升，至溫度達到265°C後，保持恆溫，體系粘度隨聚合反應進行粘度不斷增大，待2小時後，粘度達到穩定值後停止反應，即製備得到聚醚醚酮。本發明與現有技術相比，具有如下優點
1)本發明複合材料是採用原位溶液複合，即在聚醚醚酮的聚合完成之後，直接向聚合溶液中添加有機化納米蒙脫土，聚醚醚酮與有機化納米蒙脫土直接共混後獲得的，提高了有機化納米蒙脫土的分散效果，有機化納米蒙脫土能十分均勻的分布在聚醚醚酮材料中， 進一步提高了聚醚醚酮/有機化納米蒙脫土複合材料的強度，模量及尺寸穩定性；
2)本發明製備工藝簡單，提高了產品性能，降低了生產成本。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
來說明本發明，但並不限於此。實施例1
將91克苯胺溶於1620L乙醇中，並加入282克鈉基蒙脫土，在60°C下攪拌反應5小時， 然後用IOL水多次洗滌，並於真空80°C下乾燥3-5小時，即得到有機化納米蒙脫土 ；
在裝有溫度計、通氮氣管、冷凝分水器、錨式攪拌器的四口 100L反應釜中，先加入精製環丁碸50Kg，然後加入6.67Kg的4，4 『_ 二氟二苯甲酮和3. 303Kg對苯二酚，待其全部溶解並待溫度升到80°C時，加入3. 498Kg 2%Na2C03，，再加入2Kg 二甲苯後，攪拌、加熱，待溫度升至150°C，體系開始共沸，分水器中有二甲苯和水冷凝，上層二甲苯回流，下層水不斷放出，待水回收到理論量時，上層二甲苯開始澄清透明，再繼續回流20分鐘，然後開始從體系中蒸出二甲苯，體系溫度由加熱不斷上升，至溫度達到263°C後，保持恆溫，體系粘度隨聚合反應進行粘度不斷增大，待2小時後，粘度達到穩定值後停止反應；按重量份計，將上述有機化納米蒙脫土 1份加入到含有100份聚醚醚酮的溶液中，得到含有有機化納米蒙脫土的聚醚醚酮聚合物粗產品；
將聚合物粗產品進行精製，精製過程如下將懸浮物放出，離心分離後進行水煮7次， 每次用300L去離子水，每次煮沸時間40分鐘，檢測溶液中F離子含量為0. 2mg/L,說明產物精製完成，於130°C烘乾乾燥，即得到聚醚醚酮/有機化納米蒙脫土複合材料。測試產物性能，性能測試結果見表1。實施例2
將108克對苯二胺溶於1620L乙醇中，並加入141克的鈉基蒙脫土，在25°C下攪拌反應 5小時，然後用IOL水多次反覆洗滌，並於真空下80°C乾燥，得到有機化納米蒙脫土 ；
在裝有溫度計、通氮氣管、冷凝分水器、錨式攪拌器的四口 100L反應釜中，先加入精製環丁碸50Kg，然後加入6.67Kg的4，4 『_ 二氟二苯甲酮和3. 303Kg對苯二酚，待其全部溶解並待溫度升到80°C時，加入3. 498Kg 2%Na2C03，，再加入2Kg 二甲苯後，攪拌、加熱，待溫度升至150°C，體系開始共沸，分水器中有二甲苯和水冷凝，上層二甲苯回流，下層水不斷放出，待水回收到理論量時，上層二甲苯開始澄清透明，再繼續回流20分鐘，然後開始從體系中蒸出二甲苯，體系溫度由加熱不斷上升，至溫度達到263°C後，保持恆溫，體系粘度隨聚合反應進行粘度不斷增大，待2小時後，粘度達到穩定值後停止反應；按重量份計，將上述有機化納米蒙脫土 20份加入到含有100份聚醚醚酮的溶液中，得到含有有機化納米蒙脫土的聚醚醚酮聚合物粗產品；
對聚合物粗產品進行精製，精製過程如下將懸浮物放出，離心分離後進行水煮7次， 每次用300L去離子水，每次煮沸時間40分鐘，檢測溶液中F離子含量為0. 2mg/L,說明產物精製完成，於130°C烘乾乾燥，即得到聚醚醚酮/有機化納米蒙脫土複合材料。測試產物性能，性能測試結果見表1。對比例1
在裝有溫度計、通氮氣管、冷凝分水器、錨式攪拌器的四口 100L反應釜中，先加入精製環丁碸50Kg，然後加入6.67Kg的4，4 『_ 二氟二苯甲酮和3. 303Kg對苯二酚(可得聚合物8.64Kg，固含量為15%)，待其全部溶解並待溫度升到80°C時，加入3.498Kg (過量洲) Na2CO3，，再加入2Kg 二甲苯後，攪拌、加熱，待溫度升至150°C，體系開始共沸，分水器中有二甲苯和水冷凝，上層二甲苯回流，下層水不斷放出，待水回收到理論量時，上層二甲苯開始澄清透明，再繼續回流20分鐘，然後開始從體系中蒸出二甲苯，體系溫度由加熱不斷上升， 至溫度達到263°C後，保持恆溫，體系粘度隨聚合反應進行粘度不斷增大，待2小時後，粘度達到穩定值後停止反應；直接出料，進行精製，精製過程同上述實施例，得到純聚醚醚酮材料。將各實施例製備的樣品在高溫注塑機上進行加工注塑，得到樣條，採用GB/T1447 測試，測試結果如表1所示
表1對比例與實施例廣2所得的聚醚醚酮材料的力學性能比較
權利要求
1.一種聚醚醚酮/有機化納米蒙脫土複合材料，其特徵在於按重量份數計，聚醚醚酮 100份，有機化納米蒙脫土 1-20份；其中，所述有機化納米蒙脫土是通過改性劑對鈉基蒙脫土有機化獲得，所述改性劑為芳香族胺改性劑。
2.根據權利要求1所述的聚醚醚酮/有機化納米蒙脫土複合材料，其特徵在於所述芳香族胺改性劑為苯胺或對苯二胺。
3.製備權利要求1所述的聚醚醚酮/有機化納米蒙脫土複合材料的方法，其特徵在於 包括以下步驟a、有機化納米蒙脫土的製備將芳香族胺改性劑溶於乙醇中，並加入鈉基蒙脫土，改性劑、納基蒙脫土和乙醇的摩爾比例為5:5:90，在20-60°C下攪拌反應3-6小時，然後用10倍水洗滌，並乾燥，即得到有機化納米蒙脫土 ；b、聚合聚醚醚酮，在聚合達到粘度後，按重量份配比，將上述有機化納米蒙脫土加入到聚醚醚酮的溶液中進行機械共混，得到含有有機化納米蒙脫土的聚醚醚酮聚合物粗產品；C、對上述聚合物粗產品進行精製，精製過程如下將懸浮物放出，離心分離後進行水煮 7-10次，每次煮沸時間40-60分鐘，檢測溶液中F離子含量為0. 2mg/L,說明產物精製完成， 於130°C下烘乾乾燥，即得到聚醚醚酮/有機化納米蒙脫土複合材料。
全文摘要
本發明公開了一種聚醚醚酮/有機化納米蒙脫土複合材料及其製備方法，按重量份數計，聚醚醚酮100份，有機化納米蒙脫土1-20份，所述有機化納米蒙脫土是通過芳香族胺改性劑對鈉基蒙脫土有機化獲得；其製備方法是在聚醚醚酮的聚合完成之後，直接向聚合溶液中添加有機化納米蒙脫土，聚醚醚酮與有機化納米蒙脫土直接共混後獲得；本發明提高了有機化納米蒙脫土的分散效果，能使其均勻分散在聚醚醚酮中，進一步提高了複合材料的力學性能，生產工藝簡單，生產成本降低。
文檔編號C08L71/08GK102344662SQ201110330309
公開日2012年2月8日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者代驚奇, 劉奇祥, 寧凱軍, 曹民, 曾祥斌, 蔡彤旻, 趙東輝, 饒先花 申請人:上海金髮科技發展有限公司, 珠海萬通化工有限公司, 金髮科技股份有限公司