[发明专利]硼酸聚芳醚酮改性硼酸铝晶须增强聚醚醚酮复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子及其复合材料领域，具体涉及硼酸铝晶须增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料、一种含硼酸聚芳醚酮偶联剂及用其改性硼酸铝晶须进而得到硼酸铝晶须增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料及其制备方法。

背景技术

随着工业技术水平的发展，生产设备、大型仪器等的集群规模和自动化程度越来越高，同时对能够连续安全生产设备的需求也越来越大，传统的金属材料及金属修复方法为主的设备维护技术已经远远不能满足高新设备对材料的要求，高分子复合材料以其优异的性能受到越来越多的重视。聚醚醚酮树脂(Poly Ether Ether Ketone，简称PEEK树脂)是由4,4`-二氟二苯甲酮和对苯二酚在碱金属碳酸盐的作用下，以二苯砜作为溶剂进行亲核缩聚反应制备的一种半结晶的芳香族热塑性工程塑料。PEEK具有较高的玻璃化转变温度(143℃)和熔点(340℃)，负载热变形温度高达316℃(30％玻璃纤维或碳纤维增强牌号)，可在250℃条件下长期使用，与其他耐高温塑料(如TPI、PPS、PTFE和PPO等)相比，使用上限温度高出近50℃。聚醚醚酮的应用范围十分广泛，涉及军用、航天航空等多个领域。随着科技的进步，要求材料具有作为结构件的机械性能，在这种情况下，单一的纯树脂很难满足日益增多的使用要求，因而对其增强改性就变得十分必要。

硼酸铝晶须具有高的弹性模量、良好的机械强度、耐热性、耐化学药品性、耐酸性、电绝缘性、中子吸收及与金属共价性。近年来，被广泛应用于热固性树脂、水泥、陶瓷和金属基(铝基、镁基)的补强剂。硼酸铝晶须不但性能优异，而且价格低廉，远远低于碳化硅晶须，几乎是它价格的1/20。自Sugnuma等人于1990年首次报道了硼酸铝晶须增强铝复合材料的研究结果以来，硼酸铝晶须增强复合材料的研究引起了广泛重视。我国在硼酸铝晶须的合成和增强增韧复合材料的研究方面已经具备相当的实力，在不远的将来，硼酸铝晶须将会在增强热塑性树脂、热固性树脂等方面得到非常广泛的应用。

本发明的目的是制备硼酸聚芳醚酮偶联剂及硼酸铝晶须增强聚醚醚酮复合材料，利用硼酸聚芳醚酮既能与晶须表面反应又与聚醚醚酮具有良好相容性的特性来改善硼酸铝晶须与聚醚醚酮的界面相互作用。与本发明有关的技术背景是：美国专利“Sliding part,mechanical seal,faucet valve,and rolling support device each including the sliding part，US8695634”，“Collective mounting method of electronic components and manufacturing method of electronic component-embedded substrate，US8544167”，“Wiring structure of printed wiring board and method for manufacturing the same，US8227710”。采用硼酸铝晶须增强聚醚醚酮作为支撑装置主体材料、电子元件面板及印刷线路板使用等，但并未对制备方法进行说明也没有对硼酸铝晶须进行改性。本发明采用含硼酸聚芳醚酮对硼酸铝晶须进行改性，进一步将硼酸铝晶须加入到聚醚醚酮中采用熔融挤出的方式进行复合改性的方法至今未见报道。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种硼酸铝晶须增强聚醚醚酮复合材料及其制备方法。

本发明所述的硼酸铝晶须增强聚醚醚酮复合材料，按各组分和100wt％计算，由70～95wt％结构式如(Ⅰ)所示的基体树脂聚醚醚酮，5～30wt％增强材料硼酸铝晶须组成。

基体树脂为聚醚醚酮(PEEK)，熔融指数为20～200g/10min(将聚醚醚酮原料置入小槽中，槽末接有细管，细管直径为3mm，管长为8mm。加热380℃后，聚醚醚酮上端藉由5千克砝码施加负荷向下压挤，量测聚醚醚酮在10分钟内所被挤出的重量)，其结构式如(Ⅰ)所示(具体制备方法见发明专利“Thermoplastic aromatic poly e ther ketones，US4320224”，PEEK熔融指数的调整可以通过改变聚合时两种单体对苯二酚与4,4`-二氟二苯甲酮的投料比来实现)，n表示聚合度且为大于等于1的整数。