專利名稱：：聚芳醚腈復合材料、聚芳醚腈棒材及其制備方法
技術領域：
：本發明屬于塑料制品及其型材領域，具體涉及一種聚芳醚腈復合材料、聚芳醚腈棒材及其制備方法。聚芳醚腈(Polyaryleneethernitriles，PEN)是一類側鏈上具有腈基的半結晶聚合物，它是從二十世紀八十年代以來首先為國防軍工和尖端技術的需求而發展起來的一類綜合性能優異的結構型高分子材料，具有很高的耐熱性、阻燃性、機械強度、防紫外線和抗蠕變性好等優良特性。自商品化以來，已經在航空航天、汽車、電子電氣、化工、機械等領域獲得了較廣泛的應用。應用于上述領域的聚芳醚腈制品一般是通過注射成型的方法制造，但有些制品由于尺寸規格較多，導致注射成型的模具多和生產成本高。此外越來越多的用戶需要利用聚芳醚腈棒材、板材等半成品通過機械加工的方法來制造所需的零部件。
發明內容本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種適用于擠出成型的聚芳醚腈復合材料。所述聚芳醚腈復合材料由下述重量份的組份組成聚芳醚腈63100份增塑劑35份潤滑劑24份填料0.0530份所述的增塑劑為鄰苯二甲腈預聚物，結構如式I所示式I其中，n=110。所述的潤滑劑為石墨、聚四氟乙烯、二硫化鉬中的至少一種。所述的填料為玻璃纖維、碳纖維、碳化硅晶須或石墨中的至少一種。本發明的聚芳醚腈復合材料能夠進一步通過擠出成型的方式制備聚芳醚腈棒材
背景技術：
：<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>或板材。擠出設備優選為單螺桿擠出機。本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種聚芳醚腈棒材的制備方法，其步驟如下(i)按照下列重量配比稱取原料聚芳醚腈增塑劑潤滑劑填料=63100:35:24:O.0530，原料混合均勻后制成聚芳醚腈復合材料，聚芳醚腈復合材料熔融共混擠出造粒，制成聚芳醚腈粒料；(2)將聚芳醚腈粒料于33035(TC溫度下熔融形成聚芳醚腈熔體后擠出于定徑套，冷卻定型形成聚芳醚腈棒材；(3)聚芳醚腈棒材進行退火處理，退火溫度為18020(TC，最后得到尺寸穩定而不發生彎曲的聚芳醚腈棒材。其中，步驟(1)所述的增塑劑為鄰苯二甲腈預聚物，結構如式I所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>式I其中，n=110。所述的潤滑劑為石墨、聚四氟乙烯、二硫化鉬中的至少一種。所述的填料為玻璃纖維、碳纖維、碳化硅晶須或石墨中的至少一種。造粒用的是雙螺桿擠出機。步驟(2)聚芳醚腈熔體是通過擠出機擠出送入定徑套，熔體擠出是用的單螺桿擠出機。步驟(2)定徑套內有循環水冷卻定型，所述冷卻溫度為5080°C。或者，聚芳醚腈棒材的制備方法步驟如下(4)按照下列重量配比稱取原料聚芳醚腈增塑劑潤滑劑填料=63100:35:24:0.0530，聚芳醚腈、潤滑劑和填料先混合，增塑劑于擠出機剪切段加入，然后熔融共混擠出造粒制成聚芳醚腈粒料；所述的增塑劑為鄰苯二甲腈預聚物，所述的潤滑劑為石墨、聚四氟乙烯、二硫化鉬中的至少一種；所述的填料為玻璃纖維、碳纖維、碳化硅晶須或石墨中的至少一種；(5)將聚芳醚腈粒料于33035(TC溫度下熔融形成聚芳醚腈熔體后擠出于定徑套，冷卻定型形成聚芳醚腈棒材；(6)聚芳醚腈棒材進行退火處理，退火溫度為180200°C。步驟(4)所述增塑劑為玻璃纖維、碳纖維。聚芳醚腈粒料放入擠出機喂料斗內，于33035(TC溫度下，在擠出機料筒內熔融形成聚芳醚腈熔體，熔體經擠出機的機頭和口模擠出，在具有恒定逆向壓力的回壓棒作用下進入棒材口模，進而進入與口模連接的定徑套內。回壓棒為高直線度的回壓棒，其直徑與制得的聚芳醚腈棒材直徑相同。回壓棒預先裝入定徑套和牽引裝置中，初始位置時回壓棒的前端面與擠出機口模末端相切；牽引裝置通過回壓棒對擠出的聚芳醚腈熔體施加恒定的逆向壓力，能夠使熔體高密度的充滿口模，并且在定徑套中擠壓密實。牽引裝置的結構為上部有六組左右對應的壓緊橡膠輪，回壓棒壓于其間，通過調整固定于左壓緊輪上的絲杠對回壓棒施壓；下部為安裝有傳動裝置，擠出機內聚芳醚腈熔體不斷擠出而施加給回壓棒軸向推力時，帶動壓緊橡膠輪轉動，進而帶動下部傳動裝置動作，保持對由口模擠出的聚芳醚腈棒施加恒定的壓力，從而保證棒材的密度均勻。定徑套長度為120mm，材質為耐高溫、耐磨的鋼管，根據棒材尺寸的需要內徑可調，內孔光潔度為D7，并涂覆聚四氟乙烯。當已冷卻定型的聚芳醚腈棒材通過定徑套進入牽引裝置后，回壓棒慢慢脫離牽引裝置。聚芳醚腈棒材由牽引裝置的壓緊橡膠輪壓緊，為繼續由擠出機擠出的進入定徑套的聚芳醚腈熔體提供同樣的逆向壓力，從而繼續保證聚芳醚腈棒材的形狀和密度均勻。步驟(3)聚芳醚腈棒材由于連續生產會很長，造成運輸困難，可以根據需要裁切成一定長度，通常為13米。聚芳醚腈棒材經裁切后再進行退火處理，退火處理工具為箱式退火爐。采用本發明方法可以得到較大直徑范圍(直徑為2080mm)、表面光潔和截面均勻的圓形聚芳醚腈棒材，所制備的聚芳醚腈棒材具有較高的機械強度、耐熱性和尺寸穩定性的特點，可廣泛應用于航空航天、汽車、電子電氣、化工、機械等領域，用于加工這些領域所需的各種零部件和制品。具體實施例方式本發明所述鄰苯二甲腈預聚物差式DSC熱分析儀測得熔程為227233t:，初始分解溫度為420。C以上，粘度低于lOOOPa.S。所述聚芳醚腈由四川飛亞新材料有限公司提供，制備方法參照中國專利200810305720.3。實施例1取聚芳醚腈5640克，鄰苯二甲腈預聚物180克，石墨120克以及碳化硅晶須60克共混均勻后加入到單螺桿擠出機中，控制單螺桿擠出機的擠出溫度為33035(TC，使它們在螺桿中塑化得到熔融物料。通過擠出機的機頭將熔融物料經過濾板將熔體擠入口模，然后直接進入冷卻定徑套。定徑套長度為120mm、口徑為D42mm。在牽引裝置回壓棒和擠出機的共同作用下，聚芳醚腈熔體以恒定速度向前移動，經定徑套冷卻定型，從而得到直徑為D41mmmm的聚芳醚腈棒材。聚芳醚腈棒材經裁剪后放入箱式退火爐中進行退火處理，退火溫度為18(TC，退火時間4h，退火完成后自然冷卻至室溫，最后得到尺寸穩定而不發生彎曲的聚芳醚腈棒材。對本實施例制備的棒材圓度進行研究，為此在制備得到的棒材橫截面上5個不同點處測量棒材的直徑，得到結果如下表1聚芳醚腈棒材直徑數據序號12345直徑〔iran)41.141.341.040.841.2表2實施例1制備的聚芳醚腈棒材性能數據項目單位結杲比重—1.25玻璃化轉變溫度170熔點'c313拉伸強度MPa127斷裂伸長率11彎曲強度MPa158由表1、2可以看出所制備的聚芳醚腈棒材截面均勻，并具有較高的機械強度、耐熱性。實施例2如實施例l，只是將配方更換為聚芳醚腈3780克，鄰苯二甲腈預聚物300克，石墨120克以及玻纖1800克共混均勻后加入到單螺桿擠出機中，同樣的方法和工藝，得到聚芳醚腈棒材。對本實施例制備的棒材圓度進行研究，為此在制備得到的棒材橫截面上5個不同點處測量棒材的直徑，得到結果如下表3實施例1制備的聚芳醚腈棒材直徑數據序號12345直徑(腦)40.641.541.441.841.6表4實施例1制備的聚芳醚腈棒材性能數據項目單位結果比重一1.43玻璃化轉變溫度。c171熔點'c313拉伸強度MPa161斷裂伸長率%7.1芎曲強度MPa254由表3、4可以看出所制備的聚芳醚腈棒材截面均勻，并具有較高的機械強度、耐熱性。實施例3如實施例l，只是將配方更換為聚芳醚腈4380克，鄰苯二甲腈預聚物300克，聚四氟乙烯120克以及碳纖1200克共混均勻后加入到單螺桿擠出機中，同樣的方法和工藝，得到聚芳醚腈棒材。對本實施例制備的棒材圓度進行研究，為此在制備得到的棒材橫截面上5個不同點處測量棒材的直徑，得到結果如下表5聚芳醚腈棒材直徑數據<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表6聚芳醚腈棒材性能數據<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表5、6可以看出所制備的聚芳醚腈棒材截面均勻，并具有較高的機械強度、耐熱性。實施例4如實施例l，只是將配方更換為聚芳醚腈4440克，鄰苯二甲腈預聚物240克，二硫化鉬120克以及玻纖1200克共混均勻后加入到單螺桿擠出機中，同樣的方法和工藝，得到聚芳醚腈棒材。對本實施例制備的棒材圓度進行研究，為此在制備得到的棒材橫截面上5個不同點處測量棒材的直徑，得到結果如下表7聚芳醚腈棒材直徑數據<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表8聚芳醚腈棒材性能數據<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表7、8可以看出所制備的聚芳醚腈棒材截面均勻，并具有較高的機械強度、耐熱性。權利要求聚芳醚腈復合材料，其特征在于，它是由下述重量份的組份組成聚芳醚腈63～100份增塑劑3～5份潤滑劑2～4份填料0.05～30份所述的增塑劑為鄰苯二甲腈預聚物，結構如式I所示式I其中，n＝1～10；所述的潤滑劑為石墨、聚四氟乙烯、二硫化鉬中的至少一種；所述的填料為玻璃纖維、碳纖維、碳化硅晶須或石墨中的至少一種。F2009103105729C0000011.tif2.聚芳醚腈粒料，其特征在于它是由權利要求1所述的聚芳醚腈復合材料熔融共混擠出造粒制得。3.聚芳醚腈棒材，其特征在于它是由權利要求2所述的聚芳醚腈粒料于33035(TC溫度下熔融形成聚芳醚腈熔體后擠出于定徑套，冷卻定型制得。4.聚芳醚腈棒材的制備方法，其特征在于，其步驟如下(1)按照下列重量配比稱取原料聚芳醚腈增塑劑潤滑劑填料=63100:35:24:0.0530，原料混合均勻后熔融共混擠出造粒，制成聚芳醚腈粒料；所述的增塑劑為鄰苯二甲腈預聚物，所述的潤滑劑為石墨、聚四氟乙烯、二硫化鉬中的至少一種；所述的填料為玻璃纖維、碳纖維、碳化硅晶須或石墨中的至少一種；(2)將聚芳醚腈粒料于33035(TC溫度下熔融形成聚芳醚腈熔體后擠出于定徑套，冷卻定型形成聚芳醚腈棒材；(3)聚芳醚腈棒材進行退火處理，退火溫度為180200°C。5.根據權利要求4所述的聚芳醚腈棒材的制備方法，其特征在于步驟(1)造粒用的是雙螺桿擠出機。6.根據權利要求4所述的聚芳醚腈棒材的制備方法，其特征在于步驟(2)將聚芳醚腈粒料于33035(TC溫度下熔融形成的聚芳醚腈熔體是通過擠出機擠出送入定徑套。7.根據權利要求6所述的聚芳醚腈棒材的制備方法，其特征在于擠出機為單螺桿擠出機。8.聚芳醚腈棒材的制備方法，其特征在于，其步驟如下(4)按照下列重量配比稱取原料聚芳醚腈增塑劑潤滑劑填料=63`100:35:24:0.0530，聚芳醚腈、潤滑劑和填料先混合，增塑劑于擠出機剪切段加入，然后熔融共混擠出造粒制成聚芳醚腈粒料；所述的增塑劑為鄰苯二甲腈預聚物，所述的潤滑劑為石墨、聚四氟乙烯、二硫化鉬中的至少一種；所述的填料為玻璃纖維、碳纖維、碳化硅晶須或石墨中的至少一種；(5)將聚芳醚腈粒料于33035(TC溫度下熔融形成聚芳醚腈熔體后擠出于定徑套，冷卻定型形成聚芳醚腈棒材；(6)聚芳醚腈棒材進行退火處理，退火溫度為180200°C。9.根據權利要求8所述的聚芳醚腈棒材的制備方法，其特征在于步驟(4)所述增塑劑為玻璃纖維、碳纖維。全文摘要本發明屬于塑料制品及其型材領域，具體涉及聚芳醚腈復合材料、聚芳醚腈棒材及其制備方法。本發明所要解決的技術問題是提供一種適用于擠出成型的聚芳醚腈復合材料。所述聚芳醚腈復合材料由下述重量份的組分組成聚芳醚腈63～100份、增塑劑3～5份、潤滑劑2～4份、填料0.05～30份。本發明的聚芳醚腈復合材料能夠進一步通過擠出成型的方式制備聚芳醚腈棒材或板材，用于制備航空航天、汽車、機械及化工等領域的各種零部件。文檔編號C08L79/04GK101712795SQ20091031057公開日2010年5月26日申請日期2009年11月27日優先權日2009年11月27日發明者任偉,余興江,劉孝波,李岳山,鐘家春申請人:四川飛亞新材料有限公司