[发明专利]一种玻璃纤维增强聚醚醚酮棒材的制备方法

说明书

技术领域

本发明专利属于塑料制品及其型材领域，具体涉及一种玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料棒材的制备方法。

背景技术

聚醚醚酮树脂具有耐热等级高、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。自商品化以来，已经在航空航天、汽车、电子电气、化工、机械和医疗等领域获得了较广泛的应用。由于许多领域、行业等所需求的零部件结构复杂、数量较少、精度要求较高，采用注射成型方法进行成型模具投资较大、精度难以保证，而采用聚醚醚酮棒材、管材、板材和片材等半成品通过机械加工的方法来制造所需的零部件及制品具有投资少、制品结构可以多样、可以保证精度等优点，因而对不同规格、不同性能的棒材、板材等需求迫切。

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高的有点，通常用作复合材料中的增强材料。

发明内容

本发明的目的在于：采用挤出成型方法制造一种玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料棒材，所制备的复合材料棒材具有高强度、高模量、高硬度、高热变形温度、高耐腐蚀性能。

本发明的棒材产品，是以20％或30％(质量百分数)聚醚砜为成束剂的E玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料为原材料，通过熔融挤出成型的方法制造出棒材，棒材的直径可以通过口模、定径套和牵引系统调控为20mm、30mm、40mm和50mm，棒材的长度可根据需要任意切割，得到的棒材产品再通过机械加工的方式，生产所需的零部件及制品，满足不同领域的使用要求。

具体的制备方案为：

(1)首先在用于玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料熔体穿过的定径套的内壁上均匀镀上一层具有耐高温、润滑功效的铬镀层或聚四氟乙烯镀层，

其中，镀层厚度为200—500微米，设计镀层的目的在于：在玻璃纤维增强的聚醚醚酮棒材熔体的结晶冷却过程中，避免复合材料中的玻纤上浮至棒材外表面而导致的竹节现象，保 证棒材产品表面的光滑程度；

(2)将与所要挤出的玻璃纤维增强聚醚醚酮棒材直径相同的高直线度的回压棒装入定径套和牵引装置中，初始位置时回压棒的前端面与挤出机口模末端相切，牵引装置通过回压棒对由口模挤出的玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料熔体施加恒定的逆向压力(压力一般为2.8～3.5kg/cm²)，以保证熔体高密度地充满口模；

(3)将玻璃纤维增强的聚醚醚酮粒料和锌粉混合均匀后，放入挤出机喂料斗内，在挤出机料筒内于435～440℃温度下熔融塑化，螺杆转速为12rpm，并保证玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料在螺杆中的塑化时间达到10—15min，形成玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料熔体，经机头和棒材口模挤出，在具有恒定逆向压力的回压棒的作用下，进入并充满棒材口模，进而进入与口模连接的定径套内，

其中，玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备方法不同于通常的方法：玻璃纤维的成束剂不同于通常的环氧树脂或硅烷偶联剂类成束剂，而是采用聚醚砜作为成束剂，从而增加玻璃纤维与聚醚醚酮树脂的界面作用，提高强度，具体制备方法如下：

a、将聚醚砜树脂(对数比浓粘度为0.34-0.36)溶解于N,N-二甲基甲酰胺DMF中，配成溶液，所述溶液的溶质质量百分浓度为5％；

b、将步骤a中配制好的聚醚砜溶液盛装于浸胶槽中，浸胶槽的前端为未涂覆成束剂的玻璃纤维，浸胶槽的后面安装管式干燥炉，干燥炉后面安装卷绕机；

c、将玻璃纤维丝浸入步骤b中所述的浸胶槽的聚醚砜溶液中，再牵入干燥炉，通过卷绕机牵引，以1m/min的匀速卷绕，得到表面浸润聚醚砜树脂的玻璃纤维；

d、将步骤c中制备的表面浸润聚醚砜树脂的玻璃纤维导入连续塑化聚醚醚酮树脂(对数比浓粘度为0.76-0.78)的双螺杆挤出机的纤维喂料口，通过调控螺杆的转速、聚醚醚酮树脂的喂料速度和玻璃纤维的股数而制得玻璃纤维重量百分含量分别为20％、30％的玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料，经切粒机切成直径为3-5mm，长度为5-8mm的粒料，

其中，双螺杆挤出机的料筒温度为8段控温，分别为180℃、300℃、365℃、375℃、385℃、385℃、390℃、375℃，机头温度360℃，

本步骤中，所使用的挤出机为双螺杆挤出机，用于提供玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料熔体，