[发明专利]一种塑料叶轮用复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种塑料叶轮用复合材料及其制备方法和应用，原料包括树脂成分、抗氧剂、改性碳纤维、改性氧化石墨烯、聚四氟乙烯、丙烯酸酯接枝氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物和丙烯酸缩水甘油酯接枝乙丙橡胶，树脂成分由液晶聚合物、聚苯硫醚和聚醚砜构成；制备：按配方称取各原料，将称取的液晶聚合物、聚苯硫醚和聚醚砜分别干燥；将干燥后的液晶聚合物、聚苯硫醚与丙烯酸酯接枝氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物混合，挤出制得二元合金材料；将二元合金材料与剩余原料混合，熔融挤出，即可；及由上述复合材料制成的塑料叶轮；本发明的复合材料具有较优异的综合性能，价格相对高端特种工程塑料较低，适于严苛工况例如高温、辐射、高压、高耐磨等应用。

技术领域

本发明属于叶轮设备技术领域，具体涉及一种塑料叶轮用复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前叶轮一般由金属材料制备(例如油泵叶轮、风车叶轮、水泵叶轮等等)，但金属叶轮在工作过程中容易受到介质的腐蚀，同时金属材料叶轮不耐磨损、质量重，随着技术要求的不断提高，上述缺陷逐渐被放大，进而使得金属制备的叶轮在实际应用中受到了很大的限制。塑料叶轮具有质量轻、耐化学腐蚀、缓冲、吸振、惯性低的特点，目前有部分叶轮开始使用塑料制备，然而普通工程塑料制备的叶轮工作温度较低，一般低于120℃，在一些高温、辐射、高压、高耐磨等严苛工况下不能使用。PEEK特种工程塑料制备的叶轮具有优异的性能，但价格过于昂贵，难以大规模应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的塑料叶轮用复合材料，其能够兼具优异的耐温、耐压、耐磨、韧性等性能，综合性能好，成本相对于高端特种工程塑料更低，适于大规模应用。

本发明还提供了一种塑料叶轮用复合材料的制备方法。

本发明同时还提供了一种塑料叶轮。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：

一种塑料叶轮用复合材料，所述复合材料的原料包括树脂成分、抗氧剂，所述树脂成分由液晶聚合物、聚苯硫醚和聚醚砜构成，所述液晶聚合物、所述聚苯硫醚和所述聚醚砜的投料质量比为1-3︰1.1-4︰1，所述原料还包括改性碳纤维、改性氧化石墨烯、聚四氟乙烯、丙烯酸酯接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和丙烯酸缩水甘油酯接枝乙丙橡胶；其中，所述丙烯酸酯接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的投料质量与所述液晶聚合物和所述聚苯硫醚的总投料质量之比为0.02-0.25︰1，所述丙烯酸缩水甘油酯接枝乙丙橡胶与所述聚醚砜的投料质量之比为0.02-0.20︰1。

根据本发明，液晶聚合物(LCP)为公知市售产品，购自于韩国seyang公司，型号：H树脂。

根据本发明，聚苯硫醚(PPS)为公知市售产品，购自于重庆聚狮新科技材料有限公司公司，型号：GL08。

根据本发明，聚醚砜(PES)为公知市售产品，购自于巴斯夫公司，型号：E2020P。

根据本发明的一些具体方面，聚四氟乙烯为公知市售产品，可选用杜邦公司的PTFE微粉，型号MP1000。

根据本发明的一些优选方面，以质量百分含量计，所述改性碳纤维占所述原料的质量百分含量为10-50％。更优选地，以质量百分含量计，所述改性碳纤维占所述原料的质量百分含量为10-25％。

根据本发明的一些优选方面，以质量百分含量计，所述改性氧化石墨烯占所述原料的质量百分含量为2-10％。

根据本发明的一些优选方面，所述改性碳纤维通过如下方法制备而得：先采用混合酸氧化碳纤维得到氧化的碳纤维，再使所述氧化的碳纤维与硅烷偶联剂反应而制成所述改性碳纤维，其中，所述混合酸为浓硫酸与浓硝酸的混合物，所述浓硝酸与所述浓硫酸的投料体积比为2-5︰1。