本發(fā)明涉及聚醚砜復合材料領(lǐng)域，具體涉及一種聚醚砜增強復合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚醚砜是由4,4'-雙磺酰氯二苯醚在無水氯化鐵催化下，與二苯醚縮合制得，聚醚砜具有很好的綜合性能，聚醚砜耐高溫，耐腐蝕、抗沖擊性好，成型尺寸穩(wěn)定性好，在使用溫度內(nèi)具有優(yōu)異的機械性能；但由于醚基具有較強的活性，導致聚醚砜存在耐紫外線性能差，耐水性差、成本高的缺陷，因此，對聚醚砜進行降低成本、保持性能等增強改性處理對聚醚砜的應(yīng)用具有重要作用?，F(xiàn)今對聚醚砜的纖維增強改性主要采用玻璃纖維材料和碳纖維材料進行改性處理，改性效果顯著，但玻璃纖維和碳纖維生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染大，嚴重限制了改性聚醚砜的應(yīng)用。玄武巖纖維是一種新出現(xiàn)的新型無機環(huán)保綠色高性能纖維材料，是未來我國重點發(fā)展的四大高性能纖維之一，它是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在高溫熔融后，通過紡絲工藝制備而成的。玄武巖連續(xù)纖維不僅穩(wěn)定性好，而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優(yōu)異性能，而且，玄武巖纖維的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢棄物少，對環(huán)境污染小，產(chǎn)品廢棄后可直接轉(zhuǎn)入生態(tài)環(huán)境中，無任何危害，因而是一種名副其實的綠色、環(huán)保材料。因此，采用無毒、無污染、來源廣泛、性能優(yōu)異、穩(wěn)定好的玄武巖纖維材料來替代玻璃纖維和碳纖維對聚醚砜材料進行增強，從而得到的聚醚砜增強復合材料是聚醚砜增強復合材料發(fā)展的新方向。但由于玄武巖纖維為無機材料，而聚醚砜為高分子有機材料，兩者相容性極差，且玄武巖纖維自身結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定，纖維表面光滑、表面活性位點少，造成玄武巖纖維在改性過程中更難以與聚醚砜材料進行化學鍵合和機械鉚合，即玄武巖纖維在聚醚砜材料中是獨立存在，對聚醚砜材料增強效果不佳，聚醚砜增強復合材料的性能較差。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服聚醚砜增強復合材料性能差的缺陷，提供一種聚醚砜增強復合材料及其制備方法；本發(fā)明選擇含有磷酸鋇的玄武巖纖維作為增強材料，在偶聯(lián)劑和活化劑的作用下與聚醚砜進行偶聯(lián)、鍵接、復合，從而得到玄武巖纖維與聚醚砜材料相容性更好的聚醚砜材料復合，玄武巖纖維對聚醚砜增強作用更好，使該復合材料性能更優(yōu)異，有利于聚醚砜復合材料在各個領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種聚醚砜增強復合材料，包括以下重量份原材料制備而成：1.0-15.0份的玄武巖纖維、85.0-99.0份的聚醚砜、1-3份的偶聯(lián)劑、10-25份的活化劑。上述一種聚醚砜增強復合材料，其中所述的包括玄武巖短纖維、玄武巖長纖維、玄武巖纖維棉中的一種。其中，所述的玄武巖纖維中含有磷酸鋇；磷酸鋇中含有磷酸根，磷酸根與有機基團的鍵接能力強，能降低玄武巖纖維與有機材料的極性，增加與有機材料的相容性；優(yōu)選的，所述的玄武巖纖維含有質(zhì)量百分比0.1-2.0%的磷酸鋇；最優(yōu)選的，所述的玄武巖纖維含有質(zhì)量百分比0.3-0.8%的磷酸鋇。其中，所述的偶聯(lián)劑為全氟癸基三乙氧基硅烷、三甲基甲硅烷基氯磺酸和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一種或多種。其中，所述的活化劑為磷酸乙二胺、磷酸丙二胺、氟硅酸鈉中的一種或多種。其中，所述聚醚砜增強復合材料，還包括助劑；所述助劑包括分散劑、抗菌劑、抗靜電劑、阻燃劑、抗老化劑、抗紫外線劑中的一種或多種；所述助劑的種類可根據(jù)聚醚砜增強復合材料在不同應(yīng)用領(lǐng)域中要求進行針對性調(diào)整添加。優(yōu)選的，所述聚醚砜增強復合材料，包括以下重量份原材料制備而成：5-10.0份的玄武巖纖維90.0-95.0份的聚醚砜、2-3份的偶聯(lián)劑、15-20份的活化劑。一種聚醚砜增強復合材料，本發(fā)明復合材料選用含有與有機基體更容易鍵接的磷酸鋇的玄武巖纖維作為增強材料，并在偶聯(lián)劑和活化劑的作用下，使聚醚砜材料與玄武巖纖維之間能形成雙鍵接結(jié)構(gòu)，鍵接力強，不易產(chǎn)生相分離，從而使玄武巖纖維與聚醚砜材料的相容性更好，玄武纖維對聚醚砜的增強作用顯著增加，所得到的復合材料的性能也顯著提高。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，進一步的，本發(fā)明提供了一種聚醚砜增強復合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）預處理：將玄武巖纖維用偶聯(lián)劑和活化劑進行預處理得改性玄武巖纖維；（2）復合：將改性玄武巖纖維與聚醚砜材料進行復合處理，得到聚醚砜增強復合材料。上述一種聚醚砜增強復合材料的制備方法，其中步驟1中預處理的溫度為50-70℃，溫度越高，反應(yīng)速度越快，但控制越困難，溫度越低，反應(yīng)速度越慢，反應(yīng)效果越差；優(yōu)選的，預處理溫度為55-60℃。上述一種聚醚砜增強復合材料的制備方法，其中步驟1中預處理的時間為20-50min，處理時間越長，對玄武巖纖維表面處理效果越好，但過長的處理時間造成處理過渡，玄武巖纖維性能顯著下降，不利于對聚醚砜的增強改性；優(yōu)選的，所述的預處理時間為30-40min。上述一種聚醚砜增強復合材料的制備方法，其中步驟2中的復合處理是指通過工藝手段將預處理玄武巖纖維與聚醚砜材料進行化學鍵合，使玄武巖纖維與聚醚砜材料形成統(tǒng)一的整體的方法。一種聚醚砜增強復合材料的制備方法，本發(fā)明制備方法先利用磷酸鋇在一定條件下能與有機基團鍵接的原理，通過偶聯(lián)劑和活化劑的預處理，使玄武巖纖維表面活性增加，增加與聚醚砜的相容性，再通過復合處理，使玄武巖纖維與聚醚砜進行復合增強得到性能更加優(yōu)異的聚醚砜增強復合材料，本發(fā)明方法簡單、方便，適合聚醚砜增強復合材料的工業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明增強復合材料選用含有與有機基體更容易鍵接的磷酸鋇的玄武巖纖維作為增強材料，與聚醚砜的相容性好，鍵接力強，不易發(fā)生相分離，玄武纖維對聚醚砜的增強作用顯著增加，復合材料的性能顯著提高。2、本發(fā)明增強復合材料針對性選擇偶聯(lián)劑和活化劑，使玄武巖纖維與聚醚砜形成雙鍵接結(jié)構(gòu)，玄武巖纖維與聚醚砜之間的相互結(jié)合力更強，復合材料的性能更好。3、本發(fā)明制備方法，通過對玄武巖纖維的預處理，使玄武巖纖維表面活性增加，與聚醚砜的相容性增加，對聚醚砜復合材料的增強作用增加。具體實施方式下面結(jié)合試驗例及具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
發(fā)明內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實施例1（1）預處理：將5重量份的含有0.3%磷酸鋇的玄武巖纖維用2重量份的全氟癸基三乙氧基硅烷和15重量份的磷酸乙二胺在55℃的溫度下進行預處理30min得改性玄武巖纖維；（2）復合：將改性玄武巖纖維與95重量份的聚醚砜材料進行復合處理，得到聚醚砜增強復合材料。實施例2（1）預處理：將10重量份的含有0.8%磷酸鋇的玄武巖纖維用3重量份的三甲基甲硅烷基氯磺酸和20重量份的氟硅酸鈉在60℃的溫度下進行預處理40min得改性玄武巖纖維；（2）復合：將改性玄武巖纖維與90重量份的聚醚砜材料進行復合處理，得到聚醚砜增強復合材料。實施例3（1）預處理：將1.0重量份的含有2%磷酸鋇的玄武巖纖維用1重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和10重量份的磷酸丙二胺在70℃的溫度下進行預處理20min得改性玄武巖纖維；（2）復合：將改性玄武巖纖維與99.0重量份的聚醚砜材料進行復合處理，得到聚醚砜增強復合材料。實施例4（1）預處理：將15.0重量份的含有0.1%磷酸鋇的玄武巖纖維用3重量份的三甲基甲硅烷基氯磺酸和25重量份的磷酸乙二胺在50℃的溫度下進行預處理50min得改性玄武巖纖維；（2）復合：將改性玄武巖纖維與85.0重量份的聚醚砜材料進行復合處理，得到聚醚砜增強復合材料。對比例1（1）預處理：將5重量份的玄武巖纖維用2重量份的全氟癸基三乙氧基硅烷和15重量份的磷酸乙二胺在55℃的溫度下進行預處理30min得改性玄武巖纖維；（2）復合：將改性玄武巖纖維與95重量份的聚醚砜材料進行復合處理，得到聚醚砜增強復合材料。對比例2（1）預處理：將5重量份的含有0.3%磷酸鋇的玄武巖纖維用2重量份的全氟癸基三乙氧基硅烷在55℃的溫度下進行預處理30min得改性玄武巖纖維；（2）復合：將改性玄武巖纖維與95重量份的聚醚砜材料進行復合處理，得到聚醚砜增強復合材料。對比例3（1）預處理：將20重量份的含有0.3%磷酸鋇的玄武巖纖維用2重量份的全氟癸基三乙氧基硅烷和15重量份的磷酸乙二胺在55℃的溫度下進行預處理30min得改性玄武巖纖維；（2）復合：將改性玄武巖纖維與95重量份的聚醚砜材料進行復合處理，得到聚醚砜增強復合材料。將上述實施例1-4和對比例1-3中所制備得到的聚醚砜增強復合材料進行性能測試實驗記錄實驗結(jié)果，記錄數(shù)據(jù)如下：（聚醚砜：拉伸強度89MPa，缺口沖擊強度78J/m，斷裂伸長率65%）編號聚醚砜增強復合材料缺口沖擊強度（J/m）聚醚砜增強復合材料拉伸強度（MPa）聚醚砜增強復合材料斷裂伸長率（%）實施例110813389實施例211213582實施例310213186實施例411613683對比例19410876對比例210111278對比例38910072對上述實驗數(shù)據(jù)分析可知，實施例1-4中采用本發(fā)明技術(shù)方案制備得到的聚醚砜增強復合材料的缺口沖擊強度、拉伸強度、斷裂伸長率具有顯著提升；而對比例1制備方法中采用的玄武巖纖維不含有磷酸鋇，預處理后纖維表面活性點位少和活性基團少，與聚醚砜材料相容性差，與聚醚砜材料的化學鍵合能力差，聚醚砜增強復合材料性能顯著降低；對比例2制備方法中未使用活化劑進行預處理，不能對玄武巖纖維表面的磷酸鋇進行活化，與聚醚砜材料的化學鍵合能力變差，聚醚砜增強復合材料性能顯著降低；對比例3制備方法中使用過量的玄武巖纖維，雖然缺口沖擊強度和拉伸強度更好，但斷裂伸長率顯著降低，可應(yīng)用于對復合材料具有特殊要求的情況下。當前第1頁1 2 3