本申请涉及高分子材料的,更具体地说,涉及一种绝缘peek基复合材料及其制备方法、注塑工艺。
背景技术:
1、聚醚醚酮(peek),是在主链结构中含有一个酮键和两个醚键的重复单元所构成的高聚物,属特种高分子材料。具有耐高温、耐化学药品腐蚀等物理化学性能,可用作耐高温结构材料和电绝缘材料。
2、带电设备上设置有电源器件,如用于提供不同电压的电源模块,其运行过程中会散发大量热量,为了维持设备稳定,一半还内置有小型散热风机,该风机框体的原料一般为peek材料。
3、虽然peek复合材料具有较高的机械性能以及较好的耐磨性和耐热性,但是刚度较大,而有的厂商会混入一定量的ptfe提高制品的柔韧性,但随着对产品轻量化的发展,也对风机框体对抗冲击性能方面的需求有所提高。
技术实现思路
1、为了提高peek基复合材料的柔韧性,提高冲击强度,本申请提供一种绝缘peek基复合材料及其制备方法、注塑工艺。
2、第一方面,本申请提供一种绝缘peek基复合材料,采用如下的技术方案:
3、一种绝缘peek基复合材料,包括如下重量份数的组分:
4、聚醚醚酮80-90份;聚四氟乙烯5-10份;润滑剂9-12份;改性增韧剂5-7份;
5、所述改性增韧剂是以无机刚性粒子为芯材,依次包覆有内层和外层;所述内层,其制备原料包括多巴胺盐酸盐、4-甲基-7-羟基苯并吡喃酮;所述外层为偶联剂。
6、通过采用上述技术方案:无机刚性粒子与基体树脂之间存在弹性界面相,这种弹性界面相的存在提供了良好的具有一定形变能力的刚性粒子与基体的界面结合,这种结构可使刚性粒子增韧基体。
7、偶联剂提高刚性粒子与基体之间的相容性和界面粘接性能,以更好的吸收和分散外界冲击能,改善复合材料的韧性,提升冲击强度。但偶联剂的包覆效果依赖于刚性粒子表面的羟基位点,因此以多巴胺盐酸盐在刚性粒子表面形成多羟基的包覆层,而加入4-甲基-7-羟基苯并吡喃酮进一步引入羟基结构,使内层的存在为偶联剂的包覆提供过了更多反应位点,提高包覆效果,从而使得改性增韧剂显著增强基体韧性,提高冲击强度。
8、经检测,加入改性增韧剂后,所制制品的冲击强度可达111-120mpa,且电阻率高达8×1011;采用等量硅烷改性碳酸钙(即未采用中间层包覆)代替改性增韧剂时,所制制品的冲击强度显著下降至84mpa,而在改性润滑剂的制备过程中不加入4-甲基-7-羟基苯并吡喃酮时,所制制品的冲击强度下降至96mpa,表明采用含有4-甲基-7-羟基苯并吡喃酮的中间层包覆的碳酸钙能够显著提高制品的冲击强度,且绝缘性能好,可更好的适用于轻量化发展下的风机框体。
9、可选的,所述聚醚醚酮与聚四氟乙烯的重量比为10:1。
10、通过采用上述技术方案:当聚醚醚酮与聚四氟乙烯的重量比为10:1得到的复合材料进一步制备得到制品后,所制制品的各项性能均较佳。
11、可选的,所述改性增韧剂的制备方法为:向水中加入无机刚性粒子,分散,得到分散液;向分散液中加入三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐、多巴胺盐酸盐、4-甲基-7-羟基苯并吡喃酮,搅拌混合、抽滤去除滤液、干燥,即得内层包覆粒子;
12、向偶联剂溶液中加入内层包覆粒子,搅拌混合、洗涤、离心、干燥,即得。
13、通过采用上述技术方案:三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐形成碱性环境,使得多巴胺盐酸盐可聚合并实现对无机刚性粒子的包覆。
14、可选的,所述水、无机刚性粒子、多巴胺盐酸盐的体积重量比为200ml:8-12g:0.8-1.2g。
15、可选的,所述无机刚性粒子为碳酸钙、滑石粉、硅灰石、蒙托土、煤灰中的一种。
16、通过采用上述技术方案:本申请对无机刚性粒子的要求较低,上述物质均可用于制备改性增韧剂。
17、可选的,所述水、三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐、4-甲基-7-羟基苯并吡喃酮的体积重量比为200ml:0.35-0.40g:0.12-0.17g。
18、通过采用上述技术方案:三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐、4-甲基-7-羟基苯并吡喃酮的用量处于上述范围内时,更有效的增加无机刚性粒子表面的羟基位点,提高偶联剂的包覆效果,进而提高制品的韧性。
19、可选的,所述偶联剂溶液、内层包覆粒子的体积重量比为100ml:15-25g。
20、可选的,所述偶联剂溶液的浓度为0.8-1.2%。
21、通过采用上述技术方案:当偶联剂浓度处于上述范围内时,通过有效避免形成多层包覆和保障较佳的包覆层,提高包覆效果。
22、第二方面,本申请提供一种绝缘peek基复合材料的制备方法,采用如下的技术方案:
23、一种绝缘peek基复合材料制备方法,包括以下步骤:
24、将聚醚醚酮、聚四氟乙烯、润滑剂、改性增韧剂干燥后加入到挤出机中熔融共挤、造粒,即得。
25、通过采用上述技术方案:步骤简单,通过共混后挤出即得peek母粒。
26、第三方面,本申请提供一种绝缘peek基复合材料的注塑工艺,采用如下的技术方案:
27、一种绝缘peek基复合材料的注塑工艺,包括以下步骤:
28、s1、将复合材料进行熔融塑化,得到熔融物料;
29、s2、将熔融物料注射到模具内、进行分段保压、冷却,得到制品;
30、s3、将制品干燥、启模,即得。
31、通过采用上述技术方案:步骤简单,通过注塑得到peek制品,如风机框体。
32、综上所述,本申请具有以下有益效果:
33、1、本申请的复合材料中加入改性增韧剂,借助于无机刚性粒子的增韧功能,中间层的包覆增加无极刚性粒子表面的羟基位点,增强偶联剂对无机刚性粒子的包覆效果,进而更好的提高无极刚性粒子与树脂基体之间相容性和界面粘接性能,以更好的吸收和分散外界冲击能,改善复合材料的韧性,提升冲击强度;
34、2、本申请的改性增韧剂的中间层是以多巴胺盐酸盐为包覆原料,进一步加入4-甲基-7-羟基苯并吡喃酮使所形成的中间层具有更多的羟基位点,使改性增韧剂有效提高复合材料的冲击强度。
1.一种绝缘peek基复合材料,其特征在于,包括如下重量份数的组分:
2.根据权利要求1所述的绝缘peek基复合材料,其特征在于:所述聚醚醚酮与聚四氟乙烯的重量比为10:1。
3.根据权利要求1所述的绝缘peek基复合材料,其特征在于:所述改性增韧剂的制备方法为:向水中加入无机刚性粒子,分散,得到分散液;向分散液中加入三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐、多巴胺盐酸盐、4-甲基-7-羟基苯并吡喃酮,搅拌混合、抽滤去除滤液、干燥,即得内层包覆粒子;
4.根据权利要求1所述的绝缘peek基复合材料,其特征在于:所述水、无机刚性粒子、多巴胺盐酸盐的体积重量比为200ml:8-12g:0.8-1.2g。
5.根据权利要求1所述的绝缘peek基复合材料,其特征在于:所述无机刚性粒子为碳酸钙、滑石粉、硅灰石、蒙托土、煤灰中的一种。
6.根据权利要求1所述的绝缘peek基复合材料,其特征在于:所述水、三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐、4-甲基-7-羟基苯并吡喃酮的体积重量比为200ml:0.35-0.40g:0.12-0.17g。
7.根据权利要求1所述的绝缘peek基复合材料,其特征在于:所述偶联剂溶液、内层包覆粒子的体积重量比为100ml:15-25g。
8.根据权利要求1所述的绝缘peek基复合材料,其特征在于:所述偶联剂溶液的浓度为0.8-1.2%。
9.一种权利要求1-8任一项所述的绝缘peek基复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
10.一种权利要求9所述的绝缘peek基复合材料的注塑工艺,其特征在于,包括以下步骤:
