[发明专利]一种制备高能低温球磨连续挤压复合材料的方法及该方法制备的复合材料有效

专利信息
申请号: 201510238027.9 申请日: 2015-05-11
公开(公告)号: CN104788792B 公开(公告)日: 2017-03-01
发明(设计)人: 牟冰松 申请(专利权)人: 大连交通大学
主分类号: C08L23/06 分类号: C08L23/06;C08L59/00;C08K9/06;C08K9/04;C08K7/08;B02C17/00;B29C47/00
代理公司: 大连东方专利代理有限责任公司21212 代理人: 赵淑梅,李洪福
地址: 116028 辽宁*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 一种 制备 高能 低温 连续 挤压 复合材料 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种制备复合材料的方法及其复合材料,具体地说是一种制备高能低温球磨连续挤压复合材料的方法及该方法制备的复合材料。

背景技术

机械合金化最先是由J.S.Benjamin及其合作者在1968年研究氧化物增强镍基高温合金时开发成功的。作为重要的机械合金化技术之一,1988年高能球磨技术被引入聚合物领域。为了克服聚合物材料的粘弹特性及温度敏感性,在聚合物高能球磨过程中采用冷却工质使聚合物脆化而易于粉碎,这种在低温条件下进行的高能球磨即为低温球磨。

连续挤压技术自1972年诞生以来,已经近四十余年。全世界的范围看,其应用领域仅限于有色金属材料塑性成形。从唯物辩证法的角度看,“变”是物质世界的固有属性。顺应唯物辩证法的要求,连续挤压技术必须寻求新的突破!对于连续挤压技术,加工原材料的改变必将引起连续挤压理论、工艺及设备等方面一系列的变革。

目前,世界范围内连续挤压技术所应用的有色金属原料都是发生过金属熔融凝固过程的合金或纯金属,尚未实现材料的纳米化加工。本发明基于以上现状在连续挤压技术中引入高能低温球磨,正是为了实现纳米化连续挤压,通过本发明可以开发先进的金属基和高分子基复合材料,这将为我国的原始技术创新做出重大贡献。

发明内容

根据上述提出的技术问题,而提供一种制备高能低温球磨连续挤压复合材料的方法及该方法制备的复合材料。本发明采用的技术手段如下:

一种制备高能低温球磨连续挤压复合材料的方法,具有如下步骤:

1)制备改性六钛酸钾晶须:

将无水乙醇与去离子水配成乙醇/水溶液,并往乙醇/水溶液中添加硅烷偶联剂,得到混合溶液,将混合溶液倒入三颈烧瓶并搅拌均匀,之后往三颈烧瓶中倒入六钛酸钾晶须并搅拌,硅烷偶联剂与六钛酸钾晶须质量比为1~15:100,反应结束后,产物趁热真空抽滤、洗涤、真空干燥,冷却后得到改性六钛酸钾晶须待用;

作为优选,硅烷偶联剂与六钛酸钾晶须质量比为2~7:100;

2)制备复合填料:

将改性六钛酸钾晶须与聚甲醛均匀混合后装入高能球磨罐体,改性六钛酸钾晶须与聚甲醛的质量比为1~10:9~30,抽真空后,在-150~-50℃的温度下球磨制备复合填料;

作为优选,将改性六钛酸钾晶须与聚甲醛均匀混合后装入高能球磨罐体,改性六钛酸钾晶须与聚甲醛的质量比为1~10:9~30,抽真空后,在-100~-50℃的温度下球磨制备复合填料;

3)制备复合材料:

将超高分子量聚乙烯和复合填料在高速混合机上混合均匀,在连续挤压装置上连续挤出复合材料,其中超高分子量聚乙烯和复合填料的质量比为10~7:1。

步骤1)中无水乙醇、去离子水和硅烷偶联剂之间的体积比为60~80:5~10:2~15,步骤1)中硅烷偶联剂为A-1100硅烷偶联剂。

步骤1)中往三颈烧瓶中倒入六钛酸钾晶须并搅拌,搅拌时间为1~3h。

步骤1)中真空干燥的真空度为1~9×10-9Pa。

作为优选,步骤1)中真空干燥的真空度为1~4×10-9Pa。

步骤2)中抽真空后的真空度为1~8×10-10Pa。

作为优选,步骤2)中抽真空后的真空度为1~4×10-10Pa。

步骤2)中球磨制备复合填料的球磨时间为1~3h,研磨球与改性六钛酸钾晶须和聚甲醛的混合料的质量比为20~45:1,球磨转速200~300r/min,研磨球为氧化锆球,直径为0.1~10mm,混合料指的是改性六钛酸钾晶须与聚甲醛的混合物。

作为优选,步骤2)中球磨制备复合填料的球磨时间为2h,研磨球与改性六钛酸钾晶须和聚甲醛的混合料的质量比为30:1,球磨转速200~300r/min,研磨球为氧化锆球,直径为0.1~10mm,混合料指的是改性六钛酸钾晶须与聚甲醛的混合物。

超高分子量聚乙烯的分子量为100~1000万。

六钛酸钾晶须的直径0.1~0.7μm,长度为0.3~5μm。

聚甲醛的分子量为10~20万。

本发明还公开了一种通过上述方法制备的复合材料。

本发明具有以下优点:

1、实现连续挤压技术的纳米化加工;

2、扩大了现有连续挤压技术的原料选取范围;

3、可以用于开发高性能金属基和高分子基复合新材料。

基于上述理由本发明可在制备复合材料等领域广泛推广。

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