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的制作方法
【技术领域】
[0001]本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】
[0002]机械合金化最先是由J.S.Benjamin及其合作者在1968年研宄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。
[0003]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。
[0004]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】
[0005]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:
[0006]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:
[0007]I)制备改性六钛酸钾晶须:
[0008]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I?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；
[0009]作为优选，硅烷偶联剂与六钛酸钾晶须质量比为2?7:100 ；
[0010]2)制备复合填料:
[0011]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I?10:9?30，抽真空后，在-150?-50°c的温度下球磨制备复合填料；
[0012]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I?10:9?30，抽真空后，在-100?-50°c的温度下球磨制备复合填料；
[0013]3)制备复合材料:
[0014]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。
[0015]步骤I)中无水乙醇、去离子水和娃烧偶联剂之间的体积比为60?80:5?10:2?15，步骤I)中硅烷偶联剂为A-1100硅烷偶联剂。
[0016]步骤I)中往三颈烧瓶中倒入六钛酸钾晶须并搅拌，搅拌时间为I?3h。
[0017]步骤I)中真空干燥的真空度为I?9X 10_9Pa。
[0018]作为优选，步骤I)中真空干燥的真空度为I?4X 10_9Pa。
[0019]步骤2)中抽真空后的真空度为I?SXlO^Pa。
[0020]作为优选，步骤2)中抽真空后的真空度为I?4X lO’a。
[0021]步骤2)中球磨制备复合填料的球磨时间为I?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，研磨球为氧化错球，直径为0.1?10_，混合料指的是改性六钛酸钾晶须与聚甲醛的混合物。
[0022]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，研磨球为氧化错球，直径为0.1?10_，混合料指的是改性六钛酸钾晶须与聚甲醛的混合物。
[0023]超尚分子量聚乙稀的分子量为100?1000万。
[0024]六钛酸钾晶须的直径0.1?0.7 μπι，长度为0.3?5 μπι。
[0025]聚甲醛的分子量为10?20万。
[0026]本发明还公开了一种通过上述方法制备的复合材料。
[0027]本发明具有以下优点:
[0028]1、实现连续挤压技术的纳米化加工；
[0029]2、扩大了现有连续挤压技术的原料选取范围；
[0030]3、可以用于开发高性能金属基和高分子基复合新材料。
[0031]基于上述理由本发明可在制备复合材料等领域广泛推广。
【附图说明】
[0032]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0033]图1是本发明的【具体实施方式】中各样品之间DSC曲线比较图。
[0034]图2是模压法制备的复合材料的SEM图。
[0035]图3是本发明的【具体实施方式】中一种通过一种制备高能低温球磨连续挤压复合材料的方法制备的复合材料的SEM图。
【具体实施方式】
[0036]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:
[0037]I)制备改性六钛酸钾晶须:
[0038]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，无水乙醇、去离子水和硅烷偶联剂之间的体积比为75:8:8，硅烷偶联剂为Α-1100硅烷偶联剂，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，搅拌时间为I?3h，硅烷偶联剂与六钛酸钾晶须质量比为3:100，反应结束后，产物趁热真空抽滤、洗涤、真空干燥，真空度为2X 10_9Pa，
[0039]冷却后得到改性六钛酸钾晶须待用；
[0040]2)制备复合填料:
[0041]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1:15，抽真空后，真空度为SXKTuiPa,在-92°c的温度下球磨制备复合填料，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300r/min，研磨球为氧化错球，直径为5mm ；
[0042]3)制备复合材料:
[0043]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，连续挤压装置为可视化超高分子量聚乙烯连续挤压实验装置ZL201210105481.3，挤压温度为150-210°C，挤压速度 20 ?90mm/min。
[0044]超尚分子量聚乙稀的分子量为100?1000万。
[0045]六钛酸钾晶须的直径0.1?0.7 μπι，长度为0.3?5 μπι。
[0046]聚甲醛的分子量为10?20万。
[0047]通过上述方法制备的复合材料包括样品2，样品3，样品4，样品5，
[0048]样品2的超高分子量聚乙烯和复合填料的质量比为10:1，
[0049]样品3的超高分子量聚乙烯和复合填料的质量比为9:1，
[0050]样品4的超高分子量聚乙烯和复合填料的质量比为8:1，
[0051]样品5的超高分子量聚乙稀和复合填料的质量比为7:1，
[0052]样品I为纯超高分子量聚乙烯，
[0053]如图1所不，样品2?5与样品I相比，恪点有所提尚。
[0054]如图2和图3所示，与模压法制备的复合材料相比，样品3的分子取向有所提高。
[0055]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种制备高能低温球磨连续挤压复合材料的方法，其特征在于具有如下步骤: 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I?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； 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I?10:9?30，抽真空后，在-150?_50°C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。
2.根据权利要求1所述的一种制备高能低温球磨连续挤压复合材料的方法，其特征在于:步骤I)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I)中硅烷偶联剂为A-1100硅烷偶联剂。
3.根据权利要求1所述的一种制备高能低温球磨连续挤压复合材料的方法，其特征在于:步骤I)中往三颈烧瓶中倒入六钛酸钾晶须并搅拌，搅拌时间为I?3h。
4.根据权利要求1所述的一种制备高能低温球磨连续挤压复合材料的方法，其特征在于:步骤I)中真空干燥的真空度为I?9X 10_9Pa。
5.根据权利要求1所述的一种制备高能低温球磨连续挤压复合材料的方法，其特征在于:步骤2)中抽真空后的真空度为I?SXlO^Pa。
6.根据权利要求1所述的一种制备高能低温球磨连续挤压复合材料的方法，其特征在于:步骤2)中球磨制备复合填料的球磨时间为I?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 ?1mm0
7.根据权利要求1所述的一种制备高能低温球磨连续挤压复合材料的方法，其特征在于:超高分子量聚乙稀的分子量为100?1000万。
8.根据权利要求1所述的一种制备高能低温球磨连续挤压复合材料的方法，其特征在于:六钛酸钾晶须的直径0.1?0.7 μπι，长度为0.3?5 μπι。
9.根据权利要求1所述的一种制备高能低温球磨连续挤压复合材料的方法，其特征在于:聚甲醛的分子量为10?20万。
10.一种通过权利要求1-9任意一项所述的方法制备的复合材料。
【专利摘要】本发明公开了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；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；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。本发明还公开了一种通过上述方法制备的复合材料。本发明实现连续挤压技术的纳米化加工，扩大了现有连续挤压技术的原料选取范围，并且可以用于开发高性能金属基和高分子基复合新材料。
【IPC分类】C08L23-06, B02C17-00, C08K9-06, C08L59-00, C08K9-04, C08K7-08, B29C47-00
【公开号】CN104788792
【申请号】CN201510238027
【发明人】牟冰松
【申请人】大连交通大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年5月11日