一种聚酰胺亚胺复合材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及特种塑料加工技术领域，具体属于一种聚酰胺亚胺复合材料及制备方法。


背景技术：

2.聚酰胺酰亚胺是由酰亚胺环和酰胺键有规则交替排列的一类聚合物，是一种常用的特种工程塑料，具有耐高温、耐腐蚀和力学性能优异等优点。而单独的聚酰胺酰亚胺材料制作塑料器件的成本较高，虽然具有耐高温的机械性能，但是钻孔和铆接时容易开裂；为了降低生产成本，就需要对塑料器件的原料进行改进，其中以聚酰胺酰亚胺为基体，辅以其他材质的塑料和增强剂等是最可靠的改进方向，但是配料的不同会导致复合材料最终的力学性能较差，因此，开发一种综合性能优于聚酰胺酰亚胺复合材料及其制备方法是目前工程塑料器件制作所必需的工作。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种聚酰胺亚胺复合材料及制备方法，克服了现有技术的不足。
4.为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
5.一种聚酰胺亚胺复合材料，包括以下重量份的原料：聚酰胺酰亚胺70-85份、聚醚醚酮15-20份、加工助剂0.2-2份和增强剂1-2份。
6.其中，所述增强剂包括玻璃纤维0.5-1份；其中，所述加工助剂包括导热剂，所述导热剂为石墨或碳纳米管中的至少一种；其中，所述增强剂还包括改性木质纤维素0.2-1份。
7.其中，所述改性木质纤维素的制备方法为：将15-20份木质纤维素使用无水乙醇和水分别洗涤2-3次，烘干，然后与3-5份丙烯酸五氟苯酯密闭搅拌混合均匀，然后至于紫外光下照射，并继续搅拌反应15-20min，反应结束后，得到改性木质纤维素。通过水洗和无水乙醇洗涤木质纤维素，可有效去除木质纤维素内的可溶性和易挥发性物质，能够有效避免木质纤维素高温下影响聚酰胺亚胺复合材料的力学性能，同时经过丙烯酸五氟苯酯的改性，有效的提高了木质纤维素与聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮的结合紧密度，提高了聚酰胺亚胺复合材料的力学性能。
8.制备聚酰胺亚胺复合材料的方法，包括以下步骤：
9.s1，将聚酰胺酰亚胺70-85份与0.2-2份加工助剂和1-2份增强剂混合均匀，并加热至100-120℃干燥1-2h，得到预混料；
10.s2，将预混料在保护气氛下加热至320-340℃，并剪切混合均匀20-30min，然后加入15-20份聚醚醚酮，继续剪切混合15-20min，得到复合物料；
11.s3，将复合物料送入螺杆挤出机，挤出造粒，得到聚酰胺亚胺复合材料。
12.其中，所述保护气氛为氮气，氮气可避免改性木质纤维素在300℃以上氧化，且剪切混合过程中能吸收部分氮，增强复合材料的机械性能。
13.本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
14.1、本发明通过使用聚醚醚酮对聚酰胺酰亚胺进行共混改性，通过加入加工助剂和增强剂，有效的提高了复合材料常温和高温时的力学性能；
15.2、本发明通过使用丙烯酸五氟苯酯改性木质纤维素，丙烯酸五氟苯酯聚合过程中不仅能够自聚合，同时能够与木质纤维素内的活性基团结合，使木质纤维素含有五氟苯基，显著提高了聚酰胺酰亚胺和聚醚醚酮的相容性，及木质纤维素与复合材料基体的相容性，从而提高了复合材料整体常温和高温时的力学性能；同时改性后的木质纤维素具有疏水性能，保持了复合材料的耐候性。
16.3、本发明在聚酰胺亚胺复合材料制备过程中使用氮气保护，有效避免了剪切混合过程中的材料氧化，同时使用氮气保护还提高了复合材料的抗冲击强度。
17.4、本发明的聚酰胺亚胺复合材料内含有的增强剂克服了钻孔和铆接时容易开裂的问题。
具体实施方式
18.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.实施例1
20.将聚酰胺酰亚胺70kg与导热剂石墨0.2kg和增强剂玻璃纤维0.5kg混合均匀，并加热至100℃干燥2h，得到预混料；将预混料在氮气氛围下加热至340℃，并使用剪切混合装置混合30min，然后加入20kg聚醚醚酮，继续剪切混合20min，得到复合物料；将复合物料送入螺杆挤出机，挤出造粒，得到聚酰胺亚胺复合材料，该聚酰胺亚胺复合材料制作的塑料器件在钻孔和铆接时不易开裂。
21.实施例2
22.将聚酰胺酰亚胺85kg与导热剂碳纳米管2kg和增强剂玻璃纤维1kg混合均匀，并加热至120℃干燥1h，得到预混料；将预混料在氮气氛围下加热至320℃，并使用剪切混合装置混合20min，然后加入15kg聚醚醚酮，继续剪切混合15min，得到复合物料；将复合物料送入螺杆挤出机，挤出造粒，得到聚酰胺亚胺复合材料，该聚酰胺亚胺复合材料制作的塑料器件在钻孔和铆接时不易开裂。
23.实施例3
24.将聚酰胺酰亚胺80kg与导热剂碳纳米管1kg和玻璃纤维0.8kg混合均匀，并加热至120℃干燥2h，得到预混料；将预混料在氮气氛围下加热至335℃，并使用剪切混合装置混合20min，然后加入17kg聚醚醚酮，继续剪切混合20min，得到复合物料；将复合物料送入螺杆挤出机，挤出造粒，得到聚酰胺亚胺复合材料，该聚酰胺亚胺复合材料制作的塑料器件在钻孔和铆接时不易开裂。
25.实施例4
26.将15kg木质纤维素使用无水乙醇和水分别洗涤2次，烘干，然后与3kg丙烯酸五氟苯酯密闭搅拌混合均匀，然后至于紫外光下照射，并继续搅拌反应15min，反应结束后，得到
改性木质纤维素。
27.将聚酰胺酰亚胺82kg与1.2kg导热剂和改性木质纤维素0.2kg混合均匀，导热剂为碳纳米管，并加热至100℃干燥2h，得到预混料；将预混料在氮气氛围下加热至330℃，并使用剪切混合装置混合20min，然后加入18kg聚醚醚酮，继续剪切混合20min，得到复合物料；将复合物料送入螺杆挤出机，挤出造粒，得到聚酰胺亚胺复合材料，该聚酰胺亚胺复合材料制作的塑料器件在钻孔和铆接时不开裂。
28.实施例5
29.将20kg木质纤维素使用无水乙醇和水分别洗涤3次，烘干，然后与5kg丙烯酸五氟苯酯密闭搅拌混合均匀，然后至于紫外光下照射，并继续搅拌反应20min，反应结束后，得到改性木质纤维素。
30.将聚酰胺酰亚胺82kg与1.2kg导热剂和改性木质纤维素1kg混合均匀，导热剂为碳纳米管，并加热至100℃干燥2h，得到预混料；将预混料在氮气氛围下加热至330℃，并使用剪切混合装置混合20min，然后加入18kg聚醚醚酮，继续剪切混合20min，得到复合物料；将复合物料送入螺杆挤出机，挤出造粒，得到聚酰胺亚胺复合材料，该聚酰胺亚胺复合材料制作的塑料器件在钻孔和铆接时不开裂。
31.实施例6
32.将18kg木质纤维素使用无水乙醇和水分别洗涤3次，烘干，然后与4kg丙烯酸五氟苯酯密闭搅拌混合均匀，然后至于紫外光下照射，并继续搅拌反应20min，反应结束后，得到改性木质纤维素。
33.将聚酰胺酰亚胺82kg与1.2kg导热剂和改性木质纤维素0.6kg混合均匀，导热剂为碳纳米管，并加热至100℃干燥2h，得到预混料；将预混料在氮气氛围下加热至330℃，并使用剪切混合装置混合20min，然后加入18kg聚醚醚酮，继续剪切混合20min，得到复合物料；将复合物料送入螺杆挤出机，挤出造粒，得到聚酰胺亚胺复合材料，该聚酰胺亚胺复合材料制作的塑料器件在钻孔和铆接时不开裂。
34.实施例7
35.将18kg木质纤维素使用无水乙醇和水分别洗涤3次，烘干，然后与4kg丙烯酸五氟苯酯密闭搅拌混合均匀，然后至于紫外光下照射，并继续搅拌反应20min，反应结束后，得到改性木质纤维素。
36.将聚酰胺酰亚胺75kg与2kg导热剂和玻璃纤维0.5kg、改性木质纤维素1kg混合均匀，导热剂为碳纳米管，并加热至120℃干燥2h，得到预混料；将预混料在氮气氛围下加热至335℃，并使用剪切混合装置混合20min，然后加入20kg聚醚醚酮，继续剪切混合20min，得到复合物料；将复合物料送入螺杆挤出机，挤出造粒，得到聚酰胺亚胺复合材料，该聚酰胺亚胺复合材料制作的塑料器件在钻孔和铆接时不开裂。
37.实施例8
38.将18kg木质纤维素使用无水乙醇和水分别洗涤3次，烘干，然后与4kg丙烯酸五氟苯酯密闭搅拌混合均匀，然后至于紫外光下照射，并继续搅拌反应20min，反应结束后，得到改性木质纤维素。
39.将聚酰胺酰亚胺75kg与1.6kg导热剂和玻璃纤维1kg、改性木质纤维素0.3kg混合均匀，导热剂为碳纳米管，并加热至120℃干燥2h，得到预混料；将预混料在氮气氛围下加热
至335℃，并使用剪切混合装置混合20min，然后加入20kg聚醚醚酮，继续剪切混合20min，得到复合物料；将复合物料送入螺杆挤出机，挤出造粒，得到聚酰胺亚胺复合材料，该聚酰胺亚胺复合材料制作的塑料器件在钻孔和铆接时不开裂。
40.实施例9
41.将18kg木质纤维素使用无水乙醇和水分别洗涤3次，烘干，然后与4kg丙烯酸五氟苯酯密闭搅拌混合均匀，然后至于紫外光下照射，并继续搅拌反应20min，反应结束后，得到改性木质纤维素。
42.将聚酰胺酰亚胺75kg与1kg导热剂和玻璃纤维0.6kg、改性木质纤维素0.5kg混合均匀，导热剂为碳纳米管，并加热至120℃干燥2h，得到预混料；将预混料在氮气氛围下加热至335℃，并使用剪切混合装置混合20min，然后加入20kg聚醚醚酮，继续剪切混合20min，得到复合物料；将复合物料送入螺杆挤出机，挤出造粒，得到聚酰胺亚胺复合材料，该聚酰胺亚胺复合材料制作的塑料器件在钻孔和铆接时不开裂。
43.对比例1
44.与实施例3的区别在于，玻璃纤维的加入量为0，制备得到聚酰胺亚胺复合材料，该聚酰胺亚胺复合材料制作的塑料器件在钻孔和铆接时易开裂。
45.对比例2
46.与实施例6的区别在于，改性木质纤维素替换为等质量的木质纤维素，制备得到聚酰胺亚胺复合材料，该聚酰胺亚胺复合材料制作的塑料器件在钻孔和铆接时极易开裂。
47.对比例3
48.与实施例6的区别在于，将氮气替换为空气，制备得到聚酰胺亚胺复合材料，该聚酰胺亚胺复合材料制作的塑料器件在钻孔和铆接时几乎不开裂。
49.对比例4
50.与实施例9的区别在于，玻璃纤维的加入量为0，制备得到聚酰胺亚胺复合材料，该聚酰胺亚胺复合材料制作的塑料器件在钻孔和铆接时不开裂。
51.将实施例3、实施例6、实施例9和对比例1-4的聚酰胺亚胺复合材料分别在25℃和250℃下进行力学性能测试，测试采用以下标准：按照gb/t1040.1-2018中的方法测试拉伸强度和断裂伸长率、按照gb/t9341-2008中的方法测试弯曲强度、按照astm d6110-2010中的方法测试冲击强度，测试结果如下表所示：
52.测试温度样品拉伸强度mpa断裂伸长率％弯曲强度mpa冲击强度j/m25℃实施例31063.514926.4250℃实施例31042.615422.325℃实施例61023.714230.7250℃实施例6992.814624.325℃实施例91133.215532.3250℃实施例91132.016826.425℃对比例1933.914024.6250℃对比例1883.114322.325℃对比例2832.613027.3250℃对比例2782.312821.2
25℃对比例31033.414629.2250℃对比例31012.714124.525℃对比例41063.514730.3250℃对比例41052.915125.1
53.由以上数据可以看出，本发明通过使用聚酰胺酰亚胺和聚醚醚酮共混改性，提高了复合材料的常温和高温时的力学性能；同时使用玻璃纤维或改性木质纤维素，有效地提高了复合材料的拉伸强度和弯曲强度；而通过使用丙烯酸五氟苯酯对木质纤维素进行改性，提高了复合材料的常温和高温时的力学性能；此外，通过使用氮气保护，还提高了复合材料的抗冲击强度。
54.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种聚酰胺亚胺复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚酰胺酰亚胺70-85份、聚醚醚酮15-20份、加工助剂0.2-2份和增强剂1-2份。2.根据权利要求1所述的一种聚酰胺亚胺复合材料，其特征在于，所述增强剂包括玻璃纤维0.5-1份。3.根据权利要求1所述的一种聚酰胺亚胺复合材料，其特征在于，所述加工助剂包括导热剂，所述导热剂为石墨或碳纳米管中的至少一种。4.根据权利要求1或2所述的一种聚酰胺亚胺复合材料，其特征在于，所述增强剂还包括改性木质纤维素0.2-1份。5.根据权利要求4所述的一种聚酰胺亚胺复合材料，其特征在于，所述改性木质纤维素的制备方法为：将15-20份木质纤维素使用无水乙醇和水分别洗涤2-3次，烘干，然后与3-5份丙烯酸五氟苯酯密闭搅拌混合均匀，然后至于紫外光下照射，并继续搅拌反应15-20min，反应结束后，得到改性木质纤维素。6.制备权利要求1所述的聚酰胺亚胺复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，将聚酰胺酰亚胺70-85份与0.2-2份加工助剂和1-2份增强剂混合均匀，并加热至100-120℃干燥1-2h，得到预混料；s2，将预混料在保护气氛下加热至320-340℃，并剪切混合均匀20-30min，然后加入15-20份聚醚醚酮，继续剪切混合15-20min，得到复合物料；s3，将复合物料送入螺杆挤出机，挤出造粒，得到聚酰胺亚胺复合材料。7.根据权利要求6所述的制备聚酰胺亚胺复合材料的方法，其特征在于，所述保护气氛为氮气。

技术总结
一种聚酰胺亚胺复合材料及制备方法，聚酰胺亚胺复合材料，包括以下重量份的原料：聚酰胺酰亚胺70-85份、聚醚醚酮15-20份、加工助剂0.2-2份和增强剂1-2份，本发明克服了现有技术的不足，通过使用聚醚醚酮对聚酰胺酰亚胺进行共混改性，通过加入加工助剂和增强剂，有效的提高了复合材料常温和高温时的力学性能。提高了复合材料常温和高温时的力学性能。


技术研发人员：李平 彭赛 温夫美
受保护的技术使用者：常州德毅新材料科技有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/20