专利名称：：聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料及其制备方法
技术领域：
：本发明属于特种工程塑料领域，具体涉及一种聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料及其制备方法。
背景技术：
：蒙脱土是一种无机物，与聚合物复合而成的复合材料具有如下特点只需很少的蒙脱土(添加量为1~10phr，即按质量计，每100份聚合物添加1~10份的蒙脱土)即可使复合材料具有更高的强度、模量、热稳定性及尺寸稳定性。由于蒙脱土天然存在，有丰富的资源且价格低廉，所以这种复合材料成为了近年来新材料和功能材料领域研究的热点之一。1987年日本丰田公司中央研究院Okada等首先采用插层聚合法合成了尼龙6/蒙脱土纳米复合材料。1997年，中国科学院化学研究所漆宗能也成功制备了尼龙6/蒙脱土纳米复合材料，并开发出了以硅橡胶、聚酯、聚苯乙烯、聚丙烯、超高分子量聚乙烯等聚合物为基体的粘土纳米复合材料。聚醚醚酮是一类性能优异的特种工程塑料，具有耐热等级高、耐辐射、冲击强度高、耐磨性和耐疲劳性好、阻燃、电性能优异等特点。广泛应用于航空航天、机械、化工和微电子等许多领域。但是将蒙脱土加入到聚醚醚酮中复合改性的研究之前未见报道，如果能够将蒙脱土优异的性能引入到聚醚醚酮中来不仅可以进一步提高聚醚醚酮的性能，而且可以考虑大量添加降低聚醚醚酮的价格。
发明内容本发明的目的是制备一种力学性能良好、制备条件不苛刻、成型加工易行及降低价格的聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料，并提供该复合材料的制备方法。本发明制备的聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料具有良好的力学性能，具有稳定的加工性能及相对较低的生产成本。本发明的聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料按质量计，聚醚醚酮100份，有机化蒙脱土的添加量为1~20份。本发明所采用聚合物是聚醚醚酮，其结构式为进一步，选用熔融指数为1230g/10min聚醚醚酮树脂。本发明所采用的有机化蒙脱土是通过改性剂对钠基蒙脱土有机化获得，改性剂是单十八烷基三甲基氯化胺、双十八垸基二甲基氯化胺或十六烷基三甲基溴化胺。有机化蒙脱土的制备方法将10~100克钠基蒙脱土分散在200~2000毫升的蒸馏水中，搅拌后，静置1236小时；在20~80摄氏度水浴中进行有机化改性，加入是钠基蒙脱土重量0.25~1.1倍的单十八烷基三甲基氯化胺，使用电动搅拌浆搅拌0.58小时；将产品冷却到室温，用蒸馏水洗，直到滴加AgN03溶液没有沉淀为止；使用高速离心机将有机化蒙脱土与水分离，然后在80~150摄氏度的烘箱中烘干，粉碎，过100~325目的筛子，即得到有机化蒙脱土。聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料的制备方法，其步骤为将1~20份有机化蒙脱土和100份聚醚醚酮混合后装入双螺杆挤出机，挤出机料筒采用8段式加热区域(位于挤出机料斗和机头模口间)，第一段温度为200240'C，第二段温度为320~350°C，第三段温度为340~370°C，第四段温度为340~370°C，第五段温度为340~370°C，第六段温度为340~370°C，第七段温度为340~37CTC，第八段温度为340~370°C，机头模口温度为330~360°C,经高温熔融、螺杆剪切挤压、切料后得到聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料。进一步地，挤出机料筒的8段式加热区域距离相等，螺杆转速在60~180rpm范围内。本发明采用有机化蒙脱土对聚醚醚酮复合改性，得到的聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料具有如下优点(1)只需很少量的蒙脱土(添加量110phr)即可使复合材料具有更高的强度、模量、与聚醚醚酮相同的加工窗口及尺寸稳定性；(2)大量添加蒙脱土(添加量15~20phr)时复合材料的模量和强度均有提高(除了20phr添加量时情形)，断裂伸长率有所降低，但是不影响材料的加工与使用；(3)添加有机化蒙脱土后，聚醚醚酮的加工窗口不变，流动性基本不受影响；(4)相对于聚醚醚酮来说，蒙脱土价格便宜(聚醚醚酮50万元/吨；蒙脱土300元/吨)，因此这种复合材料有望大幅度降低聚醚醚酮树脂的价格。图1:聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料制备过程示意图2:蒙脱土(MMT)、有机化蒙脱土(OMMT)的X射线衍射谱。如图1所示，各部件的名称为双螺杆挤出机的驱动电机1，减速装置2，料斗3，双螺杆挤出机螺杆4，挤出机料筒5，机头模口6，料条传送装置7，挤出的PEEK/有机化蒙脱土复合材料料条8，料条切粒系统9。具体实施例方式下面实施范例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。PEEK树脂，由吉林大学特种工程塑料教育部工程研究中心制备，其熔融指数13g/10min;蒙脱土(钠基)，阳离子交换量为90mmol/100g，购于浙江丰虹粘土化工有限公司NanolinDK系列；单十八垸基三甲基氯化胺，纯度70%，购于山东长链化学有限公司。实施例1:聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料的制备首先制备有机化蒙脱土50克钠基蒙脱土分散在1000毫升的蒸馏水中，搅拌后，静置24小时；在4(TC水浴中进行有机改性，加入单十八烷基三甲基氯化胺55.85克，使用电动搅拌浆搅拌1小时；将产品冷却到室温，用蒸馏水洗，直到滴加AgN03溶液没有沉淀为止；使用高速离心机将有机化蒙脱土与水分离，然后在120'C的烘箱中烘干，粉碎，过200目的筛子，得到有机化蒙脱土。对制得的有机化蒙脱土和钠基蒙脱土进行了X射线衍射的测试从图2中我们可以看到钠基蒙脱土(MMT)的(001)特征峰在7.17°处，使用布拉格方程计算得出钠基蒙脱土的层间距是1.23nm;而有机化蒙脱土(OMMT)的特征峰移动到了2.12°处，相对应的蒙脱土层间距是4.16nm，这说明改性后的蒙脱土可以有效地增加蒙脱土的层间距，即得到改性效果非常好的有机化蒙脱土。制备聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料的工艺条件如下将聚醚醚酮PEEK与有机化蒙脱土混合均匀后由挤出机料斗3加入到双螺杆挤出机内，在料筒5中经过高温熔融和螺杆4的剪切挤压，从机头模口6挤出，经过料条传送装置7，PEEK和有机化蒙脱土复合材料料条8由切料系统9切成粒料，最后收集装袋。双螺杆挤出机料筒平均分为8段加热，控制各段温度为第一段为22(TC，第二段为34CTC，第三段为35(TC，第四段为355"C，第五段为355。C，第六段为355。C，第七段为355。C，第八段为355。C,机头模口为34(TC;控制螺杆转速为90rpm。按表1中的配方在双螺杆挤出机中加入以下成份，按质量计，其中聚醚醚酮为100份，相应地，有机化蒙脱土的添加量为1~20份。试样1是纯聚醚醚酮树脂，试样2~8为不同有机化蒙脱土添加量的聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料。测试标准:所得粒料按照GB/T1040-1992标准制备样条，在23±2°C，50±5%湿度状态下调节24小时进行拉伸性能的测试；所得粒料按照GB/T9341-2000标准制备样条，在23士2'C，50±5%湿度状态下调节24小时进行弯曲性能的测试。使用的仪器是闩本岛津公司的AG-1型万能试验机。表1:聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料的力学性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从图中数据可以看出，小比例添加蒙脱土(1~10phr)，随着蒙脱土添加量的增加，复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量呈递增趋势，断裂伸长率小幅度降低；大比例添加蒙脱土(15~20phr)，复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量虽然不如部分小比例添加蒙脱土制备的复合材料的高，但是仍然比纯聚醚醚酮树脂的高(蒙脱土添加量20phr制得的复合材料的拉伸强度除外)。所以说可以考虑大比例添加有机化蒙脱土用来降低聚醚醚酮的价格。权利要求1.聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料，其特征在于按质量计，聚醚醚酮为100份，有机化蒙脱土的添加量为1～20份。2、如权利要求1所述的聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料，其特征在于聚醚醚酮树脂的熔融指数为12~30g/10min。3、如权利要求1所述的聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料，其特征在于有机化蒙脱土是通过改性剂对钠基蒙脱土有机化获得。4、如权利要求3所述的聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料，其特征在于改性剂是单十八垸基三甲基氯化胺、双十八垸基二甲基氯化胺或十六烷基三甲基溴化胺。5、如权利要求4所述的聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料，其特征在于是将10~100克钠基蒙脱土分散在200~2000毫升的蒸馏水中，搅拌后，静置12~36小时；在2080摄氏度水浴中进行有机化改性，加入是钠基蒙脱土质量0.25~1.1倍的改性剂，使用电动搅拌浆搅拌0.58小时；再将产品冷却到室温，用蒸馏水洗，直到滴加AgN03溶液没有沉淀为止；使用高速离心机将有机化蒙脱土与水分离，然后在80~150摄氏度的烘箱中烘干，粉碎，过100~325目的筛子，即得到有机化蒙脱土。6、权利要求1所述聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料的制备方法，其步骤如下将1~20份有机化蒙脱土和100份聚醚醚酮混合后装入双螺杆挤出机，挤出机料筒采用8段式加热区域，第一段温度为20024CrC，第二段温度为320~350°C，第三段温度为340~370°C，第四段温度为340~370°C，第五段温度为340~370°C，第六段温度为340~37(TC，第七段温度为340~370°C，第八段温度为340~370°C，机头模口温度为330~360°C，经高温熔融、螺杆剪切挤压、切料后得到聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料。7、如权利要求6所述的聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料的制备方法，其特征在于挤出机料筒的8段式加热区域距离相等。全文摘要本发明属于特种工程塑料领域，具体涉及一种聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料及其制备方法。本发明所述的聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料，按质量计，是以100份的聚醚醚酮为基准，通过改变有机化蒙脱土的添加量(1～20份)，而后在双螺杆挤出机内，通过控制双螺杆挤出机料筒各段温度制备得到。本发明通过添加少量有机化蒙脱土(1～10份)即可以使聚醚醚酮/有机化蒙脱土复合材料具有更高的强度、模量、与聚醚醚酮相同的加工窗口及尺寸稳定性等特性；并且由于蒙脱土天然存在，资源丰富且价格低廉，可以大量添加(15～20份)的蒙脱土，从而降低聚醚醚酮复合材料的成本，并且不影响使用性能。文档编号C08K9/00GK101367994SQ20081005125公开日2009年2月18日申请日期2008年10月10日优先权日2008年10月10日发明者任殿福,吴忠文,政周,姜振华,张淑玲,王贵宾,焱赵申请人:吉林大学