本發明涉及聚醚酰亞胺樹脂復合材料領域，具體涉及一種聚醚酰亞胺樹脂復合材料及其制備方法。
背景技術：
：聚醚酰亞胺（PEI）是無定形聚醚酰亞胺所制造的超級工程塑料，具有最佳之耐高溫及尺寸穩定性，以及抗化學性、阻燃、電氣性、高強度、高剛性等，廣泛應用耐高溫端子，IC底座、照明設備、FPCB（軟性線路板）、液體輸送設備、飛機內部零件、醫療設備和家用電器等。但聚醚酰亞胺樹脂材料同樣需要進行增強復合改性處理，擴大其使用范圍。現今對聚醚酰亞胺樹脂材料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成本高、環境污染大，嚴重限制了復合聚醚酰亞胺樹脂材料的應用。玄武巖纖維是一種新出現的新型無機環保綠色高性能纖維材料，是未來我國重點發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。玄武巖連續纖維不僅穩定性好，而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優異性能，而且，玄武巖纖維的生產工藝產生的廢棄物少，對環境污染小，產品廢棄后可直接轉入生態環境中，無任何危害，因而是一種名副其實的綠色、環保材料。因此，采用無毒、無污染、來源廣泛、性能優異、穩定好的玄武巖纖維材料來替代玻璃纖維和碳纖維對聚醚酰亞胺樹脂材料進行增強，從而得到的聚醚酰亞胺樹脂復合材料是聚醚酰亞胺樹脂復合材料發展的新方向。但由于玄武巖纖維為無機材料，而聚醚酰亞胺樹脂為高分子有機材料，兩者相容性極差，且玄武巖纖維自身結構和性能穩定，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酰亞胺樹脂材料進行化學鍵合和機械鉚合，即玄武巖纖維在聚醚酰亞胺樹脂材料中是獨立存在，對聚醚酰亞胺樹脂材料增強效果不佳，聚醚酰亞胺樹脂復合材料的性能較差。技術實現要素：本發明的目的在于克服聚醚酰亞胺樹脂復合材料性能增強效果不顯著的缺陷，提供一種聚醚酰亞胺樹脂復合材料及其制備方法；本發明方法通過對含有磷酸鋇的玄武巖纖維進行改性處理，最后在偶聯劑的作用下與聚醚酰亞胺樹脂進行偶聯、復合，從而得到玄武巖纖維與聚醚酰亞胺樹脂材料相容性更好的聚醚酰亞胺樹脂復合材料，玄武巖纖維對聚醚酰亞胺樹脂增強作用更好，使該復合材料性能更優異，有利于聚醚酰亞胺樹脂復合材料在各個領域的推廣應用。為了實現上述發明目的，本發明提供了一種聚醚酰亞胺樹脂復合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）改性處理：將玄武巖纖維置入改性劑A中，再加入改性劑B，反應完全后，取出玄武巖纖維，置入脫水劑中加熱脫水處理后取出，經干燥得改性玄武巖纖維；（2）復合：將改性玄武巖纖維與聚醚酰亞胺樹脂材料、偶聯劑進行復合處理，得到聚醚酰亞胺樹脂復合材料。上述一種聚醚酰亞胺樹脂復合材料的制備方法，其中步驟1中所述的包括玄武巖短纖維、玄武巖長纖維、連續玄武巖纖維、玄武巖纖維棉中的一種或多種。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；優選的，所述的玄武巖纖維含有質量百分比0.1-2.0%的磷酸鋇；最優選的，所述的玄武巖纖維含有質量百分比0.3-0.8%的磷酸鋇。所述的改性劑A為4，4-二氨基二苯醚的二甲基乙酰胺溶液；所述的改性劑B為2，2-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐。所述的對4，4-二氨基二苯醚與2，2-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐的總物質的量之比為2-4︰1；優選的，所述的對對4，4-二氨基二苯醚與2，2-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐的總物質的量之比為3︰1。優選的，所述的玄武巖纖維在改性劑A與改性劑B中的反應時間為1-4h，反應時間過短，反應不完全，反應時間過長，反應過度，副反應增加。所述的脫水劑為乙酸酐和三乙胺的混合溶液；優選的，所述的脫水劑中乙酸酐與三乙胺的物質的量之比為1︰1。優選的，所述的脫水處理溫度為50-80℃；所述脫水處理時間為30-60min。上述一種聚醚酰亞胺樹脂復合材料的制備方法，其中步驟2中所述的偶聯劑為硅烷偶聯劑。所述改性玄武巖纖維的用量可根據聚醚酰亞胺樹脂復合材料在不同應用領域中要求進行調整，優選的，所述改性玄武巖纖維用量是聚醚酰亞胺樹脂材料的1-20%。所述聚醚酰亞胺樹脂復合材料的制備方法步驟2中，還可以添加助劑；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聚醚酰亞胺樹脂復合材料在不同應用領域中要求進行針對性調整添加。所述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酰亞胺樹脂材料進行化學鍵合，使玄武巖纖維與聚醚酰亞胺樹脂材料形成統一的整體的方法。一種聚醚酰亞胺樹脂復合材料的制備方法，本發明制備方法先利用芳族親核硝基取代反應在玄武巖纖維表面形成前驅體，并使其與玄武巖纖維表面的磷酸鋇鍵接，再通過脫水處理進行環化反應形成聚醚酰亞胺，從而穩定的包覆在玄武巖纖維表面，顯著增加玄武巖纖維與聚醚酰亞胺樹脂的相容性；最后通過復合處理，使玄武巖纖維與聚醚酰亞胺樹脂進行復合增強得到性能更加優異的聚醚酰亞胺樹脂復合材料，本發明方法簡單、方便，適合聚醚酰亞胺樹脂復合材料的工業化、規模化生產。為了實現上述發明目的，進一步的，本發明提供了一種聚醚酰亞胺樹脂復合材料；所述聚醚酰亞胺樹脂復合材料是通過上述制備方法制備得到的，上述制備方法得到的復合材料中聚醚酰亞胺樹脂與玄武巖纖維之間鍵接力強，不易產生相分離，相容性好，玄武纖維對聚醚酰亞胺樹脂的增強作用顯著增加，復合材料的性能也顯著提高。與現有技術相比，本發明的有益效果：1、本發明制備方法通過對玄武巖纖維的改性處理，能顯著增加玄武巖纖維與聚醚酰亞胺樹脂的相容性，使玄武巖纖維與聚醚酰亞胺樹脂進行復合增強得到性能更加優異的聚醚酰亞胺樹脂復合材料。2、本發明制備方法制備得到的復合材料性能優異，方法簡單、方便，適合聚醚酰亞胺樹脂復合材料的工業化、規模化生產。3、本發明復合材料中聚醚酰亞胺樹脂與玄武巖纖維之間鍵接力強，不易產生相分離，相容性好，玄武纖維對聚醚酰亞胺樹脂的增強作用顯著增加，復合材料的性能也顯著提高。具體實施方式下面結合試驗例及具體實施方式對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
發明內容所實現的技術均屬于本發明的范圍。實施例1（1）改性處理：將含有質量百分比0.8%磷酸鋇的玄武巖纖維置入4，4-二氨基二苯醚的二甲基乙酰胺溶液中，再加入2，2-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐，反應3h后，取出玄武巖纖維，置入乙酸酐和三乙胺的混合溶液中加熱到60℃進行脫水處理40min后取出，將處理完成后取出玄武巖纖維干燥得改性玄武巖纖維；（2）復合：將5重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的聚醚酰亞胺樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯劑進行復合處理，得到聚醚酰亞胺樹脂復合材料。實施例2（1）改性處理：將含有質量百分比2%磷酸鋇的玄武巖纖維置入4，4-二氨基二苯醚的二甲基乙酰胺溶液中，再加入2，2-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐，反應1h后，取出玄武巖纖維，置入乙酸酐和三乙胺的混合溶液中加熱到50℃進行脫水處理60min后取出，將處理完成后取出玄武巖纖維干燥得改性玄武巖纖維；（2）復合：將5重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的聚醚酰亞胺樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯劑進行復合處理，得到聚醚酰亞胺樹脂復合材料。實施例3（1）改性處理：將含有質量百分比0.1%磷酸鋇的玄武巖纖維置入4，4-二氨基二苯醚的二甲基乙酰胺溶液中，再加入2，2-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐，反應4h后，取出玄武巖纖維，置入乙酸酐和三乙胺的混合溶液中加熱到80℃進行脫水處理30min后取出，將處理完成后取出玄武巖纖維干燥得改性玄武巖纖維；（2）復合：將5重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的聚醚酰亞胺樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯劑進行復合處理，得到聚醚酰亞胺樹脂復合材料。實施例4（1）改性處理：將含有質量百分比0.3%磷酸鋇的玄武巖纖維置入4，4-二氨基二苯醚的二甲基乙酰胺溶液中，再加入2，2-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐，反應2h后，取出玄武巖纖維，置入乙酸酐和三乙胺的混合溶液中加熱到70℃進行脫水處理40min后取出，將處理完成后取出玄武巖纖維干燥得改性玄武巖纖維；（2）復合：將5重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的聚醚酰亞胺樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯劑進行復合處理，得到聚醚酰亞胺樹脂復合材料。對比例1（1）改性處理：將常規玄武巖纖維置入4，4-二氨基二苯醚的二甲基乙酰胺溶液中，再加入2，2-雙[4-（3，4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐，反應30min后，取出玄武巖纖維，置入乙酸酐中浸泡脫水處理3h后取出，置入乙酸酐和三乙胺的混合溶液中加熱到60℃進行脫水處理40min后取出，將處理完成后取出玄武巖纖維干燥得改性玄武巖纖維；（2）復合：將5重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的聚醚酰亞胺樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯劑進行復合處理，得到聚醚酰亞胺樹脂復合材料。對比例2將5重量份的含有質量百分比1.0%磷酸鋇的玄武巖纖維與90重量份的聚醚酰亞胺樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯劑進行復合處理，得到聚醚酰亞胺樹脂復合材料。對比例3將5重量份的常規玄武巖纖維與90重量份的聚醚酰亞胺樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯劑進行復合處理，得到聚醚酰亞胺樹脂復合材料。將上述實施例1-4和對比例1-3中所制備得到的聚醚酰亞胺樹脂復合材料進行性能測試實驗記錄實驗結果，記錄數據如下：（聚醚酰亞胺樹脂：拉伸強度116MPa，沖擊強度151kJ/m2，斷裂伸長率76%）編號聚醚酰亞胺樹脂復合材料沖擊強度（kJ/m2）聚醚酰亞胺樹脂復合材料拉伸強度（MPa）聚醚酰亞胺樹脂復合材料斷裂伸長率（%）實施例1189166109實施例2186165102實施例3187164106實施例4184163103對比例117214594對比例217114888對比例316412686對上述實驗數據分析可知，實施例1-4中采用本發明技術方案制備得到的聚醚酰亞胺樹脂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，改性后纖維與聚醚酰亞胺樹脂材料相容性差，與聚醚酰亞胺樹脂材料的化學鍵合能力差，聚醚酰亞胺樹脂復合材料性能顯著降低；對比例2制備方法中未進行改性處理，與聚醚酰亞胺樹脂材料的化學鍵合能力變差，聚醚酰亞胺樹脂復合材料性能顯著降低；對比例3制備方法中直接使用常規玄武巖纖維進行復合，對聚醚酰亞胺樹脂的增強作用最差。當前第1頁1 2 3