玻璃纤维增强聚醚酰亚胺及其制备方法

摘要

本发明涉及玻璃纤维增强聚醚酰亚胺及其制备方法。所述玻璃纤维增强聚醚酰亚胺的原料组成为：聚醚酰亚胺60-90份；玻璃纤维10-40份；玻璃纤维改性剂0.5～0.8份；润滑剂0.5-1.0份；其中聚醚酰亚胺和玻璃纤维的用量之和为100份，所述份数均为重量份数，玻璃纤维改性剂为N-苯基马来酰亚胺，N-苄基马来酰亚胺，间苯撑双马来酰亚胺，T-型双马来酰亚胺，N-(1-萘基)马来酰亚胺，N-(4-氨基苯基)马来酰亚胺的一种或两种以上的混合物。上述玻璃纤维增强聚醚酰亚胺可采用常规的螺杆挤出的加工方法制备。本发明玻璃纤维改性剂加入量小，工艺过程易于实现，机械性能提升明显。

权利要求

1. 一种玻璃纤维增强聚醚酰亚胺，其特征在于原料组成为：聚醚酰亚胺 60-90份；

玻璃纤维 10-40份；

玻璃纤维改性剂 0.5~0.8份；

润滑剂 0.5-1.0份；

其中聚醚酰亚胺和玻璃纤维的用量之和为100份，所述份数均为重量份数，玻璃纤维改性剂为N-苯基马来酰亚胺，N-苄基马来酰亚胺，间苯撑双马来酰亚胺，T-双马来酰亚胺，N-（1-萘基）马来酰亚胺，N-(4-氨基苯基)马来酰亚胺的一种或两种以上的混合物，所述玻璃纤维为经硅烷偶联剂处理过的无碱无捻连续玻璃纤维或短切玻璃纤维，单丝直径为

11-15μm。

2.如权利要求1所述的玻璃纤维增强聚醚酰亚胺，其特征在于原料组成还包括抗氧剂

0.1-0.3份。

3.如权利要求2所述的玻璃纤维增强聚醚酰亚胺，其特征在于抗氧剂为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，N,N’-六亚甲基双（3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺），三［2,4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯的一种或两种以上的混合物。

4.如权利要求1所述的玻璃纤维增强聚醚酰亚胺，其特征在于润滑剂为超高分子量硅酮粉，分子量70-75万。

5.如权利要求1所述的玻璃纤维增强聚醚酰亚胺，其特征在于聚醚酰亚胺为2,2’-双[4-（3,4-二羧基苯氧基）苯基]丙烷二酐和4,4’-二氨基二苯醚加热缩聚，并亚胺化的聚合物。

6.如权利要求1所述的玻璃纤维增强聚醚酰亚胺，其特征在于聚醚酰亚胺的固体密度3

为1.27±0.02克/厘米 。

7.权利要求1-6中任一项所述的玻璃纤维增强聚醚酰亚胺的制备方法，其特征在于原料经φ36-65mm，L/D=36-48的同向平行双螺杆挤出机挤出，得到玻璃纤维增强聚醚酰亚胺。

说明书

玻璃纤维增强聚醚酰亚胺及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种玻璃纤维增强聚醚酰亚胺及其制备方法。

背景技术

[0002] 聚醚酰亚胺(以下简称PEI)是1972年由美国GE公司首先研发并于1982年工业化的一种耐高温，耐化学品腐蚀，机械性能和电气性能优良，符合食品卫生要求的特种工程塑料。在机械工业，电子电器工业，食品机械工业和航天航空工业领域有广泛的用途。之后，该公司不断改进PEI的各种性能，推出新品种。

[0003] 当前，PEI的合成和改性局限在个别发达国家的个别公司及其子公司，其玻璃纤维增强产品的机械性能很高，30％玻璃纤维增强材料的断裂拉伸强度可达168MPa，艾佐(缺2
口)冲击强度可达8KJ/m。中国发明专利ZL200410017711.6开发了一种反应性挤出技术，在同向平行双螺杆挤出机中从单体直接合成PEI，并“就地”进行玻璃纤维增强。具有成本低，生产方便的优点。但由于双螺杆挤出机存在停留时间(反应时间)分布宽，温度差别大的缺点，产品的机械性能较低。最近，中国发明专利201010218363.4公开了一种热致液晶改性的玻纤增强PEI，提高了复合材料的加工流动性，减少了设备磨损，但其机械强度仍未达到国外同类产品水平。除此之外，国内未见玻璃纤维增强PEI的专利报道。

发明内容

[0004] 本发明提供一种玻璃纤维增强聚醚酰亚胺，机械性能优异。

[0005] 本发明还提供上述玻璃纤维增强聚醚酰亚胺的制备方法。

[0006] 所述玻璃纤维增强聚醚酰亚胺的原料组成为：

[0007] 聚醚酰亚胺 60-90份；

[0008] 玻璃纤维 10-40份；

[0009] 玻璃纤维改性剂 0.5～0.8份；

[0010] 润滑剂 0.5-1.0份；

[0011] 其中聚醚酰亚胺和玻璃纤维的用量之和为100份，所述份数均为重量份数，玻璃纤维改性剂为N-苯基马来酰亚胺，N-苄基马来酰亚胺，间苯撑双马来酰亚胺，T-型双马来酰亚胺，N-(1-萘基)马来酰亚胺，N-(4-氨基苯基)马来酰亚胺的一种或两种以上的混合物。

[0012] 所述玻璃纤维为无碱无捻玻璃纤维。优选所述玻璃纤维为经硅烷偶联剂处理过的无碱无捻连续玻璃纤维或短切玻璃纤维，单丝直径为11-15μm，该产品可商购，如可购自重庆国际复合材料有限公司。

[0013] 作为本发明的改进，原料组成还包括抗氧剂0.1-0.3份；抗氧剂优选为四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(以下简称抗氧剂1#)，N，N’-六亚甲基双(3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺)(以下简称抗氧剂2#)，三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(以下简称抗氧剂3#)的一种或两种以上的混合物。加入抗氧剂可改善材料的抗老化性能。

[0014] 优选的润滑剂为超高分子量硅酮粉分子量70-75万，该产品可商购，如可购自宁波云龙曼德尔塑料有限公司。

[0015] 优选聚醚酰亚胺为2，2’-双[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐和4，4’-二3
氨基二苯醚加热缩聚，并亚胺化的聚合物，更优选其固体密度为1.27±0.02克/厘米 。

[0016] 上述玻璃纤维增强聚醚酰亚胺可采用常规的螺杆挤出的加工方法，具体的制备方法为，原料经φ36-65mm，L/D＝36-48的同向平行双螺杆挤出机挤出，得到玻璃纤维增强聚醚酰亚胺。

[0017] 本发明玻璃纤维改性剂加入量小，工艺过程易于实现，机械性能提升明显，20％玻2
璃纤维增强聚醚酰亚胺的拉伸强度达到≥140MPa，艾佐(缺口)冲击强度≥9.0KJ/m，30％
2
玻璃纤维增强聚醚酰亚胺的拉伸强度达到≥170MPa，艾佐(缺口)冲击强度≥10KJ/m，高于GE公司的同类产品性能，可以满足汽车引擎上的紧固件以及特大功率电路断路器制造的要求。目前产品已批量应用于汽车引擎上的紧固件和跨国公司大功率低压断路器的制造。

具体实施方式

[0018] 以下实施例中，所述玻璃纤维为经硅烷偶联剂处理过的无碱无捻连续玻璃纤维或短切玻璃纤维，单丝直径为11-15μm，重庆国际复合材料有限公司产品；超高分子量硅酮粉购自宁波云龙曼德尔塑料有限公司，型号为JM-100；聚醚酰亚胺购自Sabic(原GE公司)公司，牌号为ULTEM 1000.。

[0019] 本发明所述玻璃纤维增强聚醚酰亚胺的制备方法过程为：将聚醚酰亚胺于100-120℃的电热干燥箱中干燥4-6小时。将计量的经干燥的聚醚酰亚胺，玻璃纤维改性剂，抗氧剂，润滑剂于高速混合机中混合3-4分钟。转入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各段温度设定为：260.，290，340，380，380，380，380，360，模头340℃。连续无碱无捻玻璃纤维经由位于第四段玻璃纤维加入口连续加入，电子称进行计量。由电子秤计量的玻璃纤维加入量，和单位时间的产出量计算产物中的玻璃纤维含量，也可用失重加料器通过侧位加料孔喂入短切玻璃纤维。玻璃纤维含量以灼烧法测得的“烧残余”为准。

[0020] 实施例及对比例的原料组成和性能测试如表1-4所示，所有用量均为重量份数。其中烧残余量视为玻纤实际加入量，机械性能测试参考标准为：

[0021] 断裂拉伸强度及断裂伸长率ISO 527

[0022] 定绕弯曲强度及定绕弯曲模量ISO 178

[0023] 艾佐缺口冲击强度ISO 180

[0024] 实施例是对本发明专利的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

[0025] 表1

[0026]

[0027] 表2

[0028]

[0029] 表3

[0030]

[0031] 表4