本发明涉及聚醚砜复合材料领域，具体涉及一种聚醚砜增强复合材料及其制备方法。
背景技术：
：聚醚砜是由4,4'-双磺酰氯二苯醚在无水氯化铁催化下，与二苯醚缩合制得，聚醚砜具有很好的综合性能，聚醚砜耐高温，耐腐蚀、抗冲击性好，成型尺寸稳定性好，在使用温度内具有优异的机械性能；但由于醚基具有较强的活性，导致聚醚砜存在耐紫外线性能差，耐水性差、成本高的缺陷，因此，对聚醚砜进行降低成本、保持性能等增强改性处理对聚醚砜的应用具有重要作用。现今对聚醚砜的纤维增强改性主要采用玻璃纤维材料和碳纤维材料进行改性处理，改性效果显著，但玻璃纤维和碳纤维生产成本高、环境污染大，严重限制了改性聚醚砜的应用。玄武岩纤维是一种新出现的新型无机环保绿色高性能纤维材料，是未来我国重点发展的四大高性能纤维之一，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，通过纺丝工艺制备而成的。玄武岩连续纤维不仅稳定性好，而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能，而且，玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。因此，采用无毒、无污染、来源广泛、性能优异、稳定好的玄武岩纤维材料来替代玻璃纤维和碳纤维对聚醚砜材料进行增强，从而得到的聚醚砜增强复合材料是聚醚砜增强复合材料发展的新方向。但由于玄武岩纤维为无机材料，而聚醚砜为高分子有机材料，两者相容性极差，且玄武岩纤维自身结构和性能稳定，纤维表面光滑、表面活性位点少，造成玄武岩纤维在改性过程中更难以与聚醚砜材料进行化学键合和机械铆合，即玄武岩纤维在聚醚砜材料中是独立存在，对聚醚砜材料增强效果不佳，聚醚砜增强复合材料的性能较差。技术实现要素：本发明的目的在于克服聚醚砜增强复合材料性能差的缺陷，提供一种聚醚砜增强复合材料及其制备方法；本发明选择含有磷酸钡的玄武岩纤维作为增强材料，在偶联剂和活化剂的作用下与聚醚砜进行偶联、键接、复合，从而得到玄武岩纤维与聚醚砜材料相容性更好的聚醚砜材料复合，玄武岩纤维对聚醚砜增强作用更好，使该复合材料性能更优异，有利于聚醚砜复合材料在各个领域的推广应用。为了实现上述发明目的，本发明提供了一种聚醚砜增强复合材料，包括以下重量份原材料制备而成：1.0-15.0份的玄武岩纤维、85.0-99.0份的聚醚砜、1-3份的偶联剂、10-25份的活化剂。上述一种聚醚砜增强复合材料，其中所述的包括玄武岩短纤维、玄武岩长纤维、玄武岩纤维棉中的一种。其中，所述的玄武岩纤维中含有磷酸钡；磷酸钡中含有磷酸根，磷酸根与有机基团的键接能力强，能降低玄武岩纤维与有机材料的极性，增加与有机材料的相容性；优选的，所述的玄武岩纤维含有质量百分比0.1-2.0%的磷酸钡；最优选的，所述的玄武岩纤维含有质量百分比0.3-0.8%的磷酸钡。其中，所述的偶联剂为全氟癸基三乙氧基硅烷、三甲基甲硅烷基氯磺酸和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。其中，所述的活化剂为磷酸乙二胺、磷酸丙二胺、氟硅酸钠中的一种或多种。其中，所述聚醚砜增强复合材料，还包括助剂；所述助剂包括分散剂、抗菌剂、抗静电剂、阻燃剂、抗老化剂、抗紫外线剂中的一种或多种；所述助剂的种类可根据聚醚砜增强复合材料在不同应用领域中要求进行针对性调整添加。优选的，所述聚醚砜增强复合材料，包括以下重量份原材料制备而成：5-10.0份的玄武岩纤维90.0-95.0份的聚醚砜、2-3份的偶联剂、15-20份的活化剂。一种聚醚砜增强复合材料，本发明复合材料选用含有与有机基体更容易键接的磷酸钡的玄武岩纤维作为增强材料，并在偶联剂和活化剂的作用下，使聚醚砜材料与玄武岩纤维之间能形成双键接结构，键接力强，不易产生相分离，从而使玄武岩纤维与聚醚砜材料的相容性更好，玄武纤维对聚醚砜的增强作用显著增加，所得到的复合材料的性能也显著提高。为了实现上述发明目的，进一步的，本发明提供了一种聚醚砜增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）预处理：将玄武岩纤维用偶联剂和活化剂进行预处理得改性玄武岩纤维；（2）复合：将改性玄武岩纤维与聚醚砜材料进行复合处理，得到聚醚砜增强复合材料。上述一种聚醚砜增强复合材料的制备方法，其中步骤1中预处理的温度为50-70℃，温度越高，反应速度越快，但控制越困难，温度越低，反应速度越慢，反应效果越差；优选的，预处理温度为55-60℃。上述一种聚醚砜增强复合材料的制备方法，其中步骤1中预处理的时间为20-50min，处理时间越长，对玄武岩纤维表面处理效果越好，但过长的处理时间造成处理过渡，玄武岩纤维性能显著下降，不利于对聚醚砜的增强改性；优选的，所述的预处理时间为30-40min。上述一种聚醚砜增强复合材料的制备方法，其中步骤2中的复合处理是指通过工艺手段将预处理玄武岩纤维与聚醚砜材料进行化学键合，使玄武岩纤维与聚醚砜材料形成统一的整体的方法。一种聚醚砜增强复合材料的制备方法，本发明制备方法先利用磷酸钡在一定条件下能与有机基团键接的原理，通过偶联剂和活化剂的预处理，使玄武岩纤维表面活性增加，增加与聚醚砜的相容性，再通过复合处理，使玄武岩纤维与聚醚砜进行复合增强得到性能更加优异的聚醚砜增强复合材料，本发明方法简单、方便，适合聚醚砜增强复合材料的工业化、规模化生产。与现有技术相比，本发明的有益效果：1、本发明增强复合材料选用含有与有机基体更容易键接的磷酸钡的玄武岩纤维作为增强材料，与聚醚砜的相容性好，键接力强，不易发生相分离，玄武纤维对聚醚砜的增强作用显著增加，复合材料的性能显著提高。2、本发明增强复合材料针对性选择偶联剂和活化剂，使玄武岩纤维与聚醚砜形成双键接结构，玄武岩纤维与聚醚砜之间的相互结合力更强，复合材料的性能更好。3、本发明制备方法，通过对玄武岩纤维的预处理，使玄武岩纤维表面活性增加，与聚醚砜的相容性增加，对聚醚砜复合材料的增强作用增加。具体实施方式下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。实施例1（1）预处理：将5重量份的含有0.3%磷酸钡的玄武岩纤维用2重量份的全氟癸基三乙氧基硅烷和15重量份的磷酸乙二胺在55℃的温度下进行预处理30min得改性玄武岩纤维；（2）复合：将改性玄武岩纤维与95重量份的聚醚砜材料进行复合处理，得到聚醚砜增强复合材料。实施例2（1）预处理：将10重量份的含有0.8%磷酸钡的玄武岩纤维用3重量份的三甲基甲硅烷基氯磺酸和20重量份的氟硅酸钠在60℃的温度下进行预处理40min得改性玄武岩纤维；（2）复合：将改性玄武岩纤维与90重量份的聚醚砜材料进行复合处理，得到聚醚砜增强复合材料。实施例3（1）预处理：将1.0重量份的含有2%磷酸钡的玄武岩纤维用1重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和10重量份的磷酸丙二胺在70℃的温度下进行预处理20min得改性玄武岩纤维；（2）复合：将改性玄武岩纤维与99.0重量份的聚醚砜材料进行复合处理，得到聚醚砜增强复合材料。实施例4（1）预处理：将15.0重量份的含有0.1%磷酸钡的玄武岩纤维用3重量份的三甲基甲硅烷基氯磺酸和25重量份的磷酸乙二胺在50℃的温度下进行预处理50min得改性玄武岩纤维；（2）复合：将改性玄武岩纤维与85.0重量份的聚醚砜材料进行复合处理，得到聚醚砜增强复合材料。对比例1（1）预处理：将5重量份的玄武岩纤维用2重量份的全氟癸基三乙氧基硅烷和15重量份的磷酸乙二胺在55℃的温度下进行预处理30min得改性玄武岩纤维；（2）复合：将改性玄武岩纤维与95重量份的聚醚砜材料进行复合处理，得到聚醚砜增强复合材料。对比例2（1）预处理：将5重量份的含有0.3%磷酸钡的玄武岩纤维用2重量份的全氟癸基三乙氧基硅烷在55℃的温度下进行预处理30min得改性玄武岩纤维；（2）复合：将改性玄武岩纤维与95重量份的聚醚砜材料进行复合处理，得到聚醚砜增强复合材料。对比例3（1）预处理：将20重量份的含有0.3%磷酸钡的玄武岩纤维用2重量份的全氟癸基三乙氧基硅烷和15重量份的磷酸乙二胺在55℃的温度下进行预处理30min得改性玄武岩纤维；（2）复合：将改性玄武岩纤维与95重量份的聚醚砜材料进行复合处理，得到聚醚砜增强复合材料。将上述实施例1-4和对比例1-3中所制备得到的聚醚砜增强复合材料进行性能测试实验记录实验结果，记录数据如下：（聚醚砜：拉伸强度89MPa，缺口冲击强度78J/m，断裂伸长率65%）编号聚醚砜增强复合材料缺口冲击强度（J/m）聚醚砜增强复合材料拉伸强度（MPa）聚醚砜增强复合材料断裂伸长率（%）实施例110813389实施例211213582实施例310213186实施例411613683对比例19410876对比例210111278对比例38910072对上述实验数据分析可知，实施例1-4中采用本发明技术方案制备得到的聚醚砜增强复合材料的缺口冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率具有显著提升；而对比例1制备方法中采用的玄武岩纤维不含有磷酸钡，预处理后纤维表面活性点位少和活性基团少，与聚醚砜材料相容性差，与聚醚砜材料的化学键合能力差，聚醚砜增强复合材料性能显著降低；对比例2制备方法中未使用活化剂进行预处理，不能对玄武岩纤维表面的磷酸钡进行活化，与聚醚砜材料的化学键合能力变差，聚醚砜增强复合材料性能显著降低；对比例3制备方法中使用过量的玄武岩纤维，虽然缺口冲击强度和拉伸强度更好，但断裂伸长率显著降低，可应用于对复合材料具有特殊要求的情况下。当前第1页1 2 3