本发明属于聚合物复合材料技术领域，更具体地，本发明涉及一种可同时耐低温和高温的高性能ppo复合材料。
背景技术：
聚苯醚(ppo)是五大工程塑料之一。ppo是亲油性高的非结晶材料，耐热性、电气绝缘性及高温下耐蠕变性优异，但是其冲击韧性差、难加工和不耐非极性溶剂；此外，还存在强度有限且阻燃性不好的缺陷，而且难以兼顾耐低温和耐高温性能，难以广泛应用，亟待解决。
因此，需要进行技术改进，制备具有更好的强度和并保持高弹性，且阻燃性较好、耐高低温性能佳的ppo复合材料。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明的一个方面提供可同时耐低温和高温的高性能ppo复合材料，按重量份计，其制备原料为：
聚苯醚ppo100份，聚氨酯pu10-50份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物sbs1-5份，双层聚合物包覆纳米羟基磷灰石50-80份，纳米介孔硅10-20份，硅烷偶联剂kh-5501-5份，硅烷偶联剂kh-5601-5份，乙撑双硬脂酰胺1-5份，二辛酯基季戊四醇二亚磷酸酯1-3份以及双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯1-3份。
优选地，所述的可同时耐低温和高温的高性能ppo复合材料，按重量份计，其制备原料为：
聚苯醚ppo100份，聚氨酯pu30份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物sbs3份，双层聚合物包覆纳米羟基磷灰石70份，纳米介孔硅13份，硅烷偶联剂kh-5503份，硅烷偶联剂kh-5605份，乙撑双硬脂酰胺3份，二辛酯基季戊四醇二亚磷酸酯2份以及双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯2份。
在一种实施方式中，所述双层聚合物的外层为刚性聚醚酮，内层为柔性聚醚胺。
在一种实施方式中，所述双层聚合物包覆纳米羟基磷灰石的制备方法为：
（1）在反应容器中，依次加入0.044mol的1h-咪唑-4-乙胺、10g的环氧树脂e-44以及n，n-二甲基甲酰胺300ml，通氮气保护30min后，升温100℃反应5h后，得粘稠的聚醚胺溶液；
（2）往上述粘稠的聚醚胺溶液中，加入100g的纳米羟基磷灰石，2g的硅烷偶联剂kh-550，在100℃、氮气保护下，继续搅拌2h后，将反应溶液沉析在2000ml乙醇中，得大量固体沉淀，用乙醇和去离子水反复洗涤该固体沉淀三次，然后抽滤，将所得固体在真空烘箱中，50℃下干燥24h得单层聚合物包覆纳米羟基磷灰石；
（3）将0.002mol的4,4’-二氟二苯酮、0.0021mol的4,4’-二羟基二苯酮、0.0024mol的无水碳酸钠、0.012mol的二苯砜装入反应容器中，在氮气气氛下升温至180℃，反应6h，然后升温至300℃，反应5h，然后将反应溶液在去离子水中析出，用乙醇和去离子水反复洗涤该固体沉淀三次，然后抽滤，将所得固体在真空烘箱中，120℃下干燥24h得聚醚酮；
（4）取步骤（3）所得聚醚酮10g溶解在300ml二苯砜中，然后加入步骤（2）所得单层聚合物包覆纳米羟基磷灰石100g，升温至80℃搅拌2h后，将反应溶液在去离子水中析出，用乙醇和去离子水反复洗涤该固体沉淀三次，然后抽滤，将所得固体在真空烘箱中，120℃下干燥24h得双层聚合物包覆纳米羟基磷灰石。
在一种实施方式中，所述纳米羟基磷灰石的平均粒径为200-700纳米。
优选地，所述纳米羟基磷灰石的平均粒径为500纳米。
在一种实施方式中，所述纳米介孔硅的平均粒径为200-1000纳米。
优选地，所述纳米介孔硅的平均粒径为900纳米。
本发明还提供可同时耐低温和高温的高性能ppo复合材料的制备方法，包括如下步骤：
将上述原料加入转速为1200转/分钟的高速混合机中混合，直至因高速搅拌所产生的摩擦热使物料温度升高至130℃时出料，然后将混合物料送入到冷却搅拌器中，在搅拌下通过冷水夹套冷却的方式冷却至60℃；
将冷却后的混合物料送入到已达到设定温度的双螺杆挤出机中，混合物料在经过双螺杆挤出机挤出成为条料，所设定的挤出模头温度为290℃；所挤出的条料经水槽冷却、牵引进入切粒机造粒即得到可同时耐低温和高温的高性能ppo复合材料；
上述双螺杆挤出机按照物料经过的先后次序分为4个加热区和挤出模头，所设定的各加热区的加热温度依次为：一区温度250-280℃，二区温度270-290℃，三区温度270-290℃，四区温度260-290℃。
优选地，所述各加热区的加热温度依次为：一区温度260℃，二区温度280℃，三区温度290℃，四区温度280℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
双层聚合物包覆纳米羟基磷灰石的加入，通过刚性聚醚酮与柔性聚醚胺的协同作用，大大提高了填料的分散性，可使填料的含量大大增加，并同时提高体系的强度和阻燃性能。纳米介孔硅和硅烷偶联剂的加入可以进一步提高体系的交联密度，并与双层聚合物包覆纳米羟基磷灰石协同，进一步提高体系的强度。于此同时，通过引入耐低温的聚氨酯，进一步改善体系的低温性能，从而获得综合性能好的材料。
具体实施方式
原料：
聚苯醚ppo购自日本三菱化学，牌号为px110l。聚氨酯pu为拜尔texin200-tpu285。苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物sbs购自巴陵石化，牌号为yh-791。纳米羟基磷灰石（平均粒径为500纳米）购自阿拉丁试剂。纳米介孔硅（平均粒径为900纳米）mcm-41购自杭州海创化工。其它原料均购自西域化工。
实施例1
按重量份，将聚苯醚ppo100份，聚氨酯pu10份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物sbs1份，双层聚合物包覆纳米羟基磷灰石80份，纳米介孔硅10份，硅烷偶联剂kh-5501份，硅烷偶联剂kh-5601份，乙撑双硬脂酰胺5份，二辛酯基季戊四醇二亚磷酸酯1份以及双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯1份加入转速为1200转/分钟的高速混合机中混合，直至因高速搅拌所产生的摩擦热使物料温度升高至130℃时出料，然后将混合物料送入到冷却搅拌器中，在搅拌下通过冷水夹套冷却的方式冷却至60℃；
将冷却后的混合物料送入到已达到设定温度的双螺杆挤出机中，混合物料在经过双螺杆挤出机挤出成为条料，所设定的挤出模头温度为290℃；所挤出的条料经水槽冷却、牵引进入切粒机造粒即得到可同时耐低温和高温的高性能ppo复合材料；
上述双螺杆挤出机按照物料经过的先后次序分为4个加热区和挤出模头，所设定的各加热区的加热温度依次为：一区温度260℃，二区温度280℃，三区温度290℃，四区温度280℃。
所述双层聚合物包覆纳米羟基磷灰石的制备方法为：
（1）在反应容器中，依次加入0.044mol的1h-咪唑-4-乙胺、10g的环氧树脂e-44以及n，n-二甲基甲酰胺300ml，通氮气保护30min后，升温100℃反应5h后，得粘稠的聚醚胺溶液；
（2）往上述粘稠的聚醚胺溶液中，加入100g的纳米羟基磷灰石，2g的硅烷偶联剂kh-550，在100℃、氮气保护下，继续搅拌2h后，将反应溶液沉析在2000ml乙醇中，得大量固体沉淀，用乙醇和去离子水反复洗涤该固体沉淀三次，然后抽滤，将所得固体在真空烘箱中，50℃下干燥24h得单层聚合物包覆纳米羟基磷灰石；
（3）将0.002mol的4,4’-二氟二苯酮、0.0021mol的4,4’-二羟基二苯酮、0.0024mol的无水碳酸钠、0.012mol的二苯砜装入反应容器中，在氮气气氛下升温至180℃，反应6h，然后升温至300℃，反应5h，然后将反应溶液在去离子水中析出，用乙醇和去离子水反复洗涤该固体沉淀三次，然后抽滤，将所得固体在真空烘箱中，120℃下干燥24h得聚醚酮；
（4）取步骤（3）所得聚醚酮10g溶解在300ml二苯砜中，然后加入步骤（2）所得单层聚合物包覆纳米羟基磷灰石100g，升温至80℃搅拌2h后，将反应溶液在去离子水中析出，用乙醇和去离子水反复洗涤该固体沉淀三次，然后抽滤，将所得固体在真空烘箱中，120℃下干燥24h得双层聚合物包覆纳米羟基磷灰石。
实施例2
按重量份，将聚苯醚ppo100份，聚氨酯pu30份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物sbs3份，双层聚合物包覆纳米羟基磷灰石70份，纳米介孔硅13份，硅烷偶联剂kh-5503份，硅烷偶联剂kh-5605份，乙撑双硬脂酰胺3份，二辛酯基季戊四醇二亚磷酸酯2份以及双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯2份加入转速为1200转/分钟的高速混合机中混合，直至因高速搅拌所产生的摩擦热使物料温度升高至130℃时出料，然后将混合物料送入到冷却搅拌器中，在搅拌下通过冷水夹套冷却的方式冷却至60℃；
将冷却后的混合物料送入到已达到设定温度的双螺杆挤出机中，混合物料在经过双螺杆挤出机挤出成为条料，所设定的挤出模头温度为290℃；所挤出的条料经水槽冷却、牵引进入切粒机造粒即得到可同时耐低温和高温的高性能ppo复合材料；
上述双螺杆挤出机按照物料经过的先后次序分为4个加热区和挤出模头，所设定的各加热区的加热温度依次为：一区温度260℃，二区温度280℃，三区温度290℃，四区温度280℃。
所述双层聚合物包覆纳米羟基磷灰石的制备方法为：
（1）在反应容器中，依次加入0.044mol的1h-咪唑-4-乙胺、10g的环氧树脂e-44以及n，n-二甲基甲酰胺300ml，通氮气保护30min后，升温100℃反应5h后，得粘稠的聚醚胺溶液；
（2）往上述粘稠的聚醚胺溶液中，加入100g的纳米羟基磷灰石，2g的硅烷偶联剂kh-550，在100℃、氮气保护下，继续搅拌2h后，将反应溶液沉析在2000ml乙醇中，得大量固体沉淀，用乙醇和去离子水反复洗涤该固体沉淀三次，然后抽滤，将所得固体在真空烘箱中，50℃下干燥24h得单层聚合物包覆纳米羟基磷灰石；
（3）将0.002mol的4,4’-二氟二苯酮、0.0021mol的4,4’-二羟基二苯酮、0.0024mol的无水碳酸钠、0.012mol的二苯砜装入反应容器中，在氮气气氛下升温至180℃，反应6h，然后升温至300℃，反应5h，然后将反应溶液在去离子水中析出，用乙醇和去离子水反复洗涤该固体沉淀三次，然后抽滤，将所得固体在真空烘箱中，120℃下干燥24h得聚醚酮；
（4）取步骤（3）所得聚醚酮10g溶解在300ml二苯砜中，然后加入步骤（2）所得单层聚合物包覆纳米羟基磷灰石100g，升温至80℃搅拌2h后，将反应溶液在去离子水中析出，用乙醇和去离子水反复洗涤该固体沉淀三次，然后抽滤，将所得固体在真空烘箱中，120℃下干燥24h得双层聚合物包覆纳米羟基磷灰石。
对比例1
按重量份，将聚苯醚ppo100份，聚氨酯pu30份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物sbs3份，单层聚合物包覆纳米羟基磷灰石70份，纳米介孔硅13份，硅烷偶联剂kh-5503份，硅烷偶联剂kh-5605份，乙撑双硬脂酰胺3份，二辛酯基季戊四醇二亚磷酸酯2份以及双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯2份加入转速为1200转/分钟的高速混合机中混合，直至因高速搅拌所产生的摩擦热使物料温度升高至130℃时出料，然后将混合物料送入到冷却搅拌器中，在搅拌下通过冷水夹套冷却的方式冷却至60℃；
将冷却后的混合物料送入到已达到设定温度的双螺杆挤出机中，混合物料在经过双螺杆挤出机挤出成为条料，所设定的挤出模头温度为290℃；所挤出的条料经水槽冷却、牵引进入切粒机造粒即得到可同时耐低温和高温的高性能ppo复合材料；
上述双螺杆挤出机按照物料经过的先后次序分为4个加热区和挤出模头，所设定的各加热区的加热温度依次为：一区温度260℃，二区温度280℃，三区温度290℃，四区温度280℃。
所述单层聚合物包覆纳米羟基磷灰石的制备方法为：
（1）在反应容器中，依次加入0.044mol的1h-咪唑-4-乙胺、10g的环氧树脂e-44以及n，n-二甲基甲酰胺300ml，通氮气保护30min后，升温100℃反应5h后，得粘稠的聚醚胺溶液；
（2）往上述粘稠的聚醚胺溶液中，加入100g的纳米羟基磷灰石，2g的硅烷偶联剂kh-550，在100℃、氮气保护下，继续搅拌2h后，将反应溶液沉析在2000ml乙醇中，得大量固体沉淀，用乙醇和去离子水反复洗涤该固体沉淀三次，然后抽滤，将所得固体在真空烘箱中，50℃下干燥24h得单层聚合物包覆纳米羟基磷灰石。
对比例2
按重量份，将聚苯醚ppo100份，聚氨酯pu30份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物sbs3份，单层聚合物包覆纳米羟基磷灰石70份，硅烷偶联剂kh-5503份，硅烷偶联剂kh-5605份，乙撑双硬脂酰胺3份，二辛酯基季戊四醇二亚磷酸酯2份以及双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯2份加入转速为1200转/分钟的高速混合机中混合，直至因高速搅拌所产生的摩擦热使物料温度升高至130℃时出料，然后将混合物料送入到冷却搅拌器中，在搅拌下通过冷水夹套冷却的方式冷却至60℃；
将冷却后的混合物料送入到已达到设定温度的双螺杆挤出机中，混合物料在经过双螺杆挤出机挤出成为条料，所设定的挤出模头温度为290℃；所挤出的条料经水槽冷却、牵引进入切粒机造粒即得到可同时耐低温和高温的高性能ppo复合材料；
上述双螺杆挤出机按照物料经过的先后次序分为4个加热区和挤出模头，所设定的各加热区的加热温度依次为：一区温度260℃，二区温度280℃，三区温度290℃，四区温度280℃。
对比例3
按重量份，将聚苯醚ppo100份，聚氨酯pu30份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物sbs3份，双层聚合物包覆纳米羟基磷灰石70份，纳米介孔硅13份，硅烷偶联剂kh-5503份，硅烷偶联剂kh-5605份，乙撑双硬脂酰胺3份，二辛酯基季戊四醇二亚磷酸酯2份以及双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯2份加入转速为1200转/分钟的高速混合机中混合，直至因高速搅拌所产生的摩擦热使物料温度升高至130℃时出料，然后将混合物料送入到冷却搅拌器中，在搅拌下通过冷水夹套冷却的方式冷却至60℃；
将冷却后的混合物料送入到已达到设定温度的双螺杆挤出机中，混合物料在经过双螺杆挤出机挤出成为条料，所设定的挤出模头温度为290℃；所挤出的条料经水槽冷却、牵引进入切粒机造粒即得到可同时耐低温和高温的高性能ppo复合材料；
上述双螺杆挤出机按照物料经过的先后次序分为4个加热区和挤出模头，所设定的各加热区的加热温度依次为：一区温度260℃，二区温度280℃，三区温度290℃，四区温度280℃。
测试条件
拉伸强度按gb/t1040标准进行检验。试样类型为i型，样条尺寸(mm)：170(长)×(20±0.2)(端部宽度)×(4±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min；
氧指数按照gb/t2460-1993测试。
测试结果见表1。
表1