[发明专利]一种改性无机微纳米粒子/聚醚酮酮复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性无机微纳米粒子/聚醚酮酮复合材料及其制备方法，属于工程塑料领域，也属于纳米复合材料领域。

背景技术

聚醚酮酮是特种工程塑料聚芳醚酮系列之一，是继聚醚醚酮之后开发的又一特殊结构型热塑性树脂，具有优异的机械性能、抗化学腐蚀性能、耐热性、抗辐射和阻燃性等。它的许多特性与金属相似，但密度小，成型加工简单，在国防装备、航空航天、电子工业、生物医学等领域具有很好的应用前景，成为高分子材料研究领域的一大热点。聚醚酮酮具有无毒、质量轻、生物相容性等优点，是与人体骨骼最接近的材料，可与肌体有机结合，代替金属制造人体骨骼，是其在医疗领域一个非常重要的应用。

中国专利CN105713344A公开了一种纳米粒子SiO₂/CF混杂增强PEEK复合材料，是用KH550处理纳米SiO₂，然后将处理后的SiO₂/CF和PEEK三者物理共混进行热压成型。

中国专利CN102775726A公开了一种含氧化钆的聚醚醚酮复合材料，是先加入磺化聚醚醚酮对氧化钆进行改性，再与聚醚醚酮进行熔融共混制备一种复合屏蔽材料。

在聚醚酮酮基体中添加无机微纳米粒子可以提高复合材料的模量和硬度，但是由于无机粒子的熔点一般比较高，在熔融共混加工过程中会引起有机材料的热降解；而通过物理共混的方式很难实现有机、无机材料均匀分散，热成型过程中容易出现“相分离”现象。本发明公开了一种改性无机微纳米粒子增强聚醚酮酮复合材料的制备方法，创新性的提出了在聚合过程中添加改性无机物，使有机物分子链增长过程中将无机粒子包裹，从而使无机粒子在聚醚酮酮基体中得到良好的分散，易于加工成型，提高了聚醚酮酮复合材料的强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性无机微纳米粒子/聚醚酮酮复合材料及其制备方法，改善有机基体材料和无机微纳米粒子均匀分散性和热成型加工问题。

本发明是通过如下措施来实现：

（1）用偶联剂对无机微纳米粒子进行表面改性；

（2）聚醚酮酮复合材料的合成步骤：在装有机械搅拌的500ml三口烧瓶内加入改性无机微纳米粒子、AlCl₃、二氯乙烷、N-甲基吡咯烷酮，在-5至-15℃条件下搅拌1-2小时。将对苯二甲酰氯和二苯醚依次加入到三口瓶中，在此温度下（-5至-15℃）反应1-3小时，然后升温至室温继续反应10-20小时。将析出胶体在甲醇中打碎，水洗后于80-150℃干燥4-8小时得到无机微纳米粒子增强聚醚酮酮复合材料。

在本发明中，所述改性无机微纳米粒子/聚醚酮酮复合材料由聚醚酮酮和改性无机微纳米粒子组成。

在本发明中，所述无机微纳米粒子包括：Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、BaO、ZnO、CaO、氮化硼、碳化硅、高岭土中的一种或几种。

在本发明中，所述无机微纳米粒子的直径范围是30nm-50μm。

在本发明中，所述无机微纳米粒子的改性偶联剂包括：硅烷偶联剂、铬络合物偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆类偶联剂。

在本发明中， 所述改性无机微纳米粒子在复合材料中的质量百分比为1%-80%。

附图说明

图1为Al₂O₃和Al₂O₃/PEKK复合材料的扫描电镜照片

具体实施方式

下面以微纳米Al₂O₃和硅烷偶联剂KH570为例，结合具体的实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的实施和保护不限于此。

实施例1：

Al₂O₃的改性：在100ml乙醇水溶液中加入5ml KH570，滴加冰醋酸使PH为4，室温水解1小时后加入4 g纳米Al₂O₃，水浴加热到50℃搅拌6小时，抽滤水洗多次，80℃干燥4小时。

实施例2：