[发明专利]一种适用于纺丝工艺的聚醚醚酮复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于纺丝工艺的聚醚醚酮复合材料，其特征在于，包括聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、热致性聚对亚苯基对苯二酰胺，所述的聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、热致性聚对亚苯基对苯二酰胺的质量比为1﹕2‑3﹕68‑72﹕20‑25﹕1‑6。本发明制备的聚醚醚酮复合材料，牵伸倍数在2.1以上；断裂强度大于3.4cN/dtex；同时断裂伸长率不低于22％，韧性得到大幅度提升；经扫描电镜测试显示，复合材料无明显熔融界面，整体呈现分子融合状态；玻璃化转变温度145℃，结晶温度172℃，熔融指数提高了22％以上；用作纺丝材料流动性好，纺丝容易，废品率低。

技术领域

本发明涉及高性能复合材料技术领域，尤其是一种适用于纺丝工艺的聚醚醚酮复合材料。

背景技术

高分子结构材料的发展经历了通用塑料、工程塑料和高性能特种工程塑料三个发展阶段。聚醚醚酮材料作为高性能特种工程塑料的其中一个分支，被广泛应用于各个领域。凭借其优异的耐热性、稳定性、耐化学药品性、耐辐照性等，被广泛应用于航空、航天、军工、核能、电子、机械、医疗等多个领域。

在纺丝过程中，成纤聚合物要发生几何形态和物理形态的变化，如聚合物的溶解或熔化，纺丝流体的流动和形变，丝条固化过程中的胶凝、结晶、二次转变和拉伸流动中的大分子取向，以及过程中的扩散、传热和传质等。因此要求纺丝的材料具有以下特点：流动性较好，熔融体系粘度较低；热稳定性较好，避免氧化，变色；体系内一定要有消除“内摩擦”的助剂，提高主分子链的活动范围；韧性较好。

高性能聚醚醚酮树脂的分子主链是由苯环及醚键构成，这种结构使得材料本身具有较高的耐热性能，但伴随耐热性能的提高缺点更为凸显，熔融粘度高、流动性差、熔融温度高、加工难度大等，而聚醚醚酮材料的这些性能上的缺陷导致其在纺丝加工方面的发展受限，纺丝难度较大，废品率高；同时，由于聚醚醚酮价格相对较高，单一使用聚醚醚酮进行纺丝，成本较高，经济性不好。因此在纺丝工艺迅速发展的环境下，亟需对聚醚醚酮进行改性处理，使其适用于纺丝工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于纺丝工艺的聚醚醚酮复合材料及其制备方法，解决现有技术中聚醚醚酮作为纺丝材料熔融粘度高、流动性差、熔融温度高、加工难度大、纺丝难度较大，废品率高的缺点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于纺丝工艺的聚醚醚酮复合材料，其特征在于，包括聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、热致性聚对亚苯基对苯二酰胺，所述的聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、热致性聚对亚苯基对苯二酰胺的质量比为1﹕2-3﹕68-72﹕20-25﹕1-6。

优选的，所述聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、热致性聚对亚苯基对苯二酰胺的粒径为分别为90-100μm、110-120μm、100-110μm、60-70μm、50-60μm。

一种适用于纺丝工艺的聚醚醚酮复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)干燥：提供上述的一种适用于纺丝工艺的聚醚醚酮复合材料的原料分别进行真空干燥，具体干燥条件为：聚醚醚酮：150-180℃，真空干燥150-180min；聚醚砜：130-180℃，真空干燥140-160min；聚苯硫醚：120-160℃，真空干燥150-160min；聚酰亚胺：170-180℃，真空干燥160-180min；热致性聚对亚苯基对苯二酰胺：115-125℃，真空干燥220-240min；

(2)熔融共混：将干燥后的原料聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、热致性聚对亚苯基对苯二酰胺在375-405℃温度下熔融共混挤出得连续柱状物；

(3)将步骤(2)所得的连续柱状物进行牵伸形成纤维，然后在85-99℃的水浴温度中冷却定型即得纤维聚醚醚酮复合材料。

优选的，所述步骤(2)的熔融共混选用挤出机、注塑机或密炼机。