本发明属于高分子材料
技术领域：
，具体涉及一种含有聚醚醚酮的三元共混改性合金材料及其制备方法和应用。
背景技术：
聚醚醚酮(peek)为半结晶性热塑性工程塑料，耐高温，机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离性优良、耐磨损、韧性好、强度高、抗辐射。但缺点是玻璃化转变温度tg(143℃)相对较低，且价格昂贵，使用成本较高，限制了它的应用。目前，现有技术中，针对上述单一材料的不足提出了如下一些改进或研究，例如中国发明专利cn201610343123.4公开了一种ppsu(聚亚苯基砜)与peek合金材料，其组成按重量份数配比为：ppsu35～60份；peek25～40份；相容剂5～15份，相容剂由聚亚苯基砜82-97份、共单体2-10份、引发剂0.1-0.2份、马来酸酐1-3份和稳定剂1-5份；该二元合金材料虽然使用了特定的相容剂综合了peek、ppsu材料特性，但随着ppsu含量的提高，合金材料拉伸弹性模量下降严重、刚性不足，限制了合金材料在机械结构零部件中的应用。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的含有聚醚醚酮的三元共混改性合金材料，其能够具有较优异的综合性能。本发明还提供了一种含有聚醚醚酮的三元共混改性合金材料的制备方法。本发明同时还提供了一种含有聚醚醚酮的三元共混改性合金材料在制备压缩机阀片中的应用。为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：一种含有聚醚醚酮的三元共混改性合金材料，所述合金材料的原料包括聚醚醚酮、聚亚苯基砜、相容剂，所述原料还包括聚醚酰亚胺，所述相容剂为广州源泰合成材料有限公司的ytpa-500。根据本发明的一些优选方面，以重量份计，所述原料中：进一步优选地，以重量份计，所述原料中：根据本发明的一些优选方面，所述聚醚醚酮、所述聚醚酰亚胺和所述聚亚苯基砜的投料质量比为0.5-2.5︰1-2.5︰1。根据本发明，所述聚醚醚酮选自victrex公司的450g。根据本发明，所述聚醚酰亚胺选自sabic公司的1000-1000型号。根据本发明，所述聚亚苯基砜选自solvay公司r-5800。根据本发明的一些优选方面，所述广州源泰合成材料有限公司的ytpa-500占所述原料的质量百分含量为3-7％。根据本发明的一些优选方面，以重量份计，所述原料还包括1-40份的增韧剂。根据本发明的一个具体方面，所述增韧剂选自中国科学院长春应用化学研究院的pesi-p。根据本发明的一些优选方面，以重量份计，所述原料还包括0.5-10份的稳定剂。根据本发明的一个具体方面，所述稳定剂为上海天斧工业产品设计有限公司的xt-505。本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的含有聚醚醚酮的三元共混改性合金材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)按配方量称取各原料，将所述聚醚醚酮、所述聚醚酰亚胺，以及除所述相容剂以外的部分或全部其它原料相混合，熔融挤出，得二元合金材料；(2)将步骤(1)制备的二元合金材料经干燥后与配方量的所述相容剂、剩余的所述其它原料，以及所述聚亚苯基砜相混合，熔融挤出，制成所述含有聚醚醚酮的三元共混改性合金材料。根据本发明的一些优选方面，步骤(1)和步骤(2)中，所述聚醚醚酮、所述聚醚酰亚胺和所述聚亚苯基砜分别在混合前进行了干燥处理。根据本发明的一些优选方面，步骤(1)和步骤(2)中，熔融挤出均在挤出机中进行，所述挤出机中各段温度分别为：一区170-190℃、二区240-260℃、三区320-340℃、四区350-375℃、五区350-375℃、六区350-375℃、七区350-375℃、八区350-375℃、九区350-375℃、十区350-375℃，其中，螺杆长径比30～50，螺杆转速100～300rpm。本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的含有聚醚醚酮的三元共混改性合金材料在制备压缩机阀件中的应用。由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明发现使用广州源泰合成材料有限公司的ytpa-500可以将相容性不佳的聚醚醚酮、聚醚酰亚胺和聚亚苯基砜较好的融合，使得材料在挤出过程中分散性好，挤出成型后材料兼具较好地刚性、韧性、低膨胀系数，同时还能够具有较优异的耐高温性能，以及耐腐蚀、抗辐射、阻燃、耐水解等性能，其成本较低。同时，本发明的制备方法以分步骤挤出原料的方式进一步提升了材料的综合性能，具有极佳的工业化前景。具体实施方式目前，金属压缩机阀片存在接触应力大、易断裂、使用寿命短、不耐腐蚀、噪声大、压缩机容积流量损伤大、功率消耗高的缺点；在中低压段采用peek材料压缩机阀片具有使用寿命长、撞击接触应力小、抗冲击、耐疲劳、不易断裂、自润滑性好、耐腐蚀、能耗较低、压缩机容积流量损伤小、噪声低等特点，具有非常大优势。但是使用peek材料也存在一些缺点，超过143℃玻璃化转变温度后，热膨胀系数快速增大，热变形加剧，导致产品变形，失去阀片的密封作用，而且peek(聚醚醚酮)成本高昂，不利于大规模使用，因此提高材料耐热能力、降低材料成本，以及增加阀片在高温下的使用可靠性成为一个亟待解决的问题。本发明发现使用广州源泰合成材料有限公司的ytpa-500可以将相容性不佳的聚醚醚酮、聚醚酰亚胺和聚亚苯基砜较好的融合，使得材料在挤出过程中分散性好，挤出成型后材料兼具较好地刚性、韧性、低热膨胀系数，同时还能够具有较优异的耐高温性能，以及耐腐蚀、抗辐射、阻燃、耐水解等性能，其成本较低。基于此，本发明提出了一种改进的含有聚醚醚酮的三元共混改性合金材料，所述合金材料的原料包括聚醚醚酮、聚亚苯基砜、相容剂，所述原料还包括聚醚酰亚胺，所述相容剂为广州源泰合成材料有限公司的ytpa-500。以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。下述中，如无特殊说明，所有的原料均来自于商购或者通过本领域的常规方法制备而得。所述聚醚醚酮选自victrex公司的450g；所述聚醚酰亚胺选自sabic公司的1000-1000型号；所述聚亚苯基砜选自solvay公司r-5800；所述增韧剂选自中国科学院长春应用化学研究院的pesi-p；所述稳定剂为上海天斧工业产品设计有限公司的xt-505。实施例1本实施例提供一种含有聚醚醚酮的三元共混改性合金材料，其原料包括：聚醚醚酮50份；聚醚酰亚胺30份；聚亚苯基砜20份；增韧剂(中国科学院长春应用化学研究院提供，型号为pesi-p)20份；相容剂(广州源泰合成材料有限公司的ytpa-500)5份；稳定剂5份。其制备方法为：a、将聚醚醚酮50份、聚醚酰亚胺30份、聚亚苯基砜20份材料放入烘箱，温度设定150度，干燥5小时；b、将干燥好的聚醚醚酮50份、聚醚酰亚胺30份与20份增韧剂、2份稳定剂投入至混料机中混合5分钟；然后将混合料投入挤出机中进行熔融挤出，各段温度分别设置为：一区180℃、二区250℃、三区330℃、四区365℃、五区360℃、六区360℃、七区360℃、八区360℃、九区360℃、十区360℃，其中，螺杆长径比30～50，螺杆转速100～300rpm；挤出料条后，冷却，切粒，得到聚醚醚酮/聚醚酰亚胺二元合金塑料颗粒；c、将上述制备的二元合金塑料颗粒放入烘箱中，温度设置定为150℃，干燥4小时；d、将干燥后的三元合金塑料颗粒与聚亚苯基砜20份、相容剂5份、稳定剂3份投入到混料机中混合8分钟；然后将混合料投入挤出机中进行熔融挤出，各段温度分别设置为：一区180℃、二区250℃、三区330℃、四区360℃、五区360℃、六区360℃、七区360℃、八区360℃、九区360℃、十区360℃，其中，螺杆长径比30～50，螺杆转速100～300rpm；挤出料条后，冷却，切粒，得到所述含有聚醚醚酮的三元共混改性合金材料。注塑样品，工艺设定：干燥温度140～160度，干燥时间4～6小时，注塑压力70～100mpa，注射速度40～80mm/s，前段温度360℃，中段温度350℃，后段温度340℃，喷嘴温度350℃，模具温度150度。测得注塑样品性能如下表一所示。表一项目特征值单位测试标准拉伸强度5mm/min102mpaastmd638断裂伸长率5mm/min78％astmd638拉伸弹性模量1mm/min3600mpaastmd638弯曲强度，跨距50mm，1.3mm/min160mpaastmd790弯曲模量，跨距50mm，1.3mm/min3500mpaastmd790缺口冲击强度98j/mastmd256无缺口冲击强度4jnobreakj/mastmd48121.8mpa下热变形温度178℃iso75-2/a热膨胀系数,(>150℃)4.810-5*1/kastme831实施例2本实施例提供一种含有聚醚醚酮的三元共混改性合金材料，其原料包括：聚醚醚酮20份；聚醚酰亚胺40份；聚亚苯基砜40份；增韧剂30份；相容剂(广州源泰合成材料有限公司的ytpa-500)8份；稳定剂6份。其制备方法为：a、将聚醚醚酮20份、聚醚酰亚胺40份、聚亚苯基砜40份材料放入烘箱，温度设定150度，干燥5小时；b、将干燥好的聚醚醚酮20份、聚醚酰亚胺40份与30份增韧剂、3份稳定剂投入至混料机中混合5分钟；然后将混合料投入挤出机中进行熔融挤出，各段温度分别设置为：一区180℃、二区250℃、三区330℃、四区360℃、五区360℃、六区360℃、七区360℃、八区360℃、九区360℃、十区360℃，其中，螺杆长径比30～50，螺杆转速100～300rpm；挤出料条后，冷却，切粒，得到聚醚醚酮/聚醚酰亚胺二元合金塑料颗粒；c、将上述制备的二元合金塑料颗粒放入烘箱中，温度设置定为150℃，干燥5小时；d、将干燥后的二元合金塑料颗粒与干燥好的聚亚苯基砜40份、相容剂8份、稳定剂3份投入到混料机中混合8分钟；然后将混合料投入挤出机中进行熔融挤出，各段温度分别设置为：一区180℃、二区250℃、三区330℃、四区360℃、五区360℃、六区360℃、七区360℃、八区360℃、九区360℃、十区360℃，其中，螺杆长径比30～50，螺杆转速100～300rpm；挤出料条后，冷却，切粒，得到所述含有聚醚醚酮的三元共混改性合金材料。注塑样品，工艺设定：干燥温度140～160度，干燥时间4～6小时，注塑压力70～100mpa，注射速度40～80mm/s，前段温度360℃，中段温度350℃，后段温度340℃，喷嘴温度350℃，模具温度150度。测得注塑样品性能如下表二所示。表二实施例3本实施例提供一种含有聚醚醚酮的三元共混改性合金材料，其原料包括：聚醚醚酮30份；聚醚酰亚胺50份；聚亚苯基砜20份；增韧剂40份；相容剂(广州源泰合成材料有限公司的ytpa-500)10份；稳定剂8份。其制备方法为：a、将聚醚醚酮30份、聚醚酰亚胺50份、聚亚苯基砜20份材料放入烘箱，温度设定150度，干燥5小时；b、将干燥好的聚醚醚酮30份、聚醚酰亚胺50份与40份增韧剂、4份稳定剂投入至混料机中混合5分钟；然后将混合料投入挤出机中进行熔融挤出，各段温度分别设置为：一区180℃、二区250℃、三区330℃、四区360℃、五区360℃、六区360℃、七区360℃、八区360℃、九区360℃、十区360℃，其中，螺杆长径比30～50，螺杆转速100～300rpm；挤出料条后，冷却，切粒，得到聚醚醚酮/聚醚酰亚胺二元合金塑料颗粒；c、将上述制备的二元合金塑料颗粒放入烘箱中，温度设置定为150℃，干燥6小时；d、将干燥后的三元合金塑料颗粒与聚亚苯基砜20份、相容剂10份、稳定剂4份投入到混料机中混合10分钟；然后将混合料投入挤出机中进行熔融挤出，各段温度分别设置为：一区180℃、二区250℃、三区330℃、四区360℃、五区360℃、六区360℃、七区360℃、八区360℃、九区360℃、十区360℃，其中，螺杆长径比30～50，螺杆转速100～300rpm；挤出料条后，冷却，切粒，得到所述含有聚醚醚酮的三元共混改性合金材料。注塑样品，工艺设定：干燥温度140～160度，干燥时间4～6小时，注塑压力70～100mpa，注射速度40～80mm/s，前段温度360℃，中段温度350℃，后段温度340℃，喷嘴温度350℃，模具温度150度。测得注塑样品性能如下表三所示。表三项目特征值单位测试标准拉伸强度5mm/min93mpaastmd638断裂伸长率5mm/min60％astmd638拉伸弹性模量1mm/min3500mpaastmd638弯曲强度，跨距50mm，1.3mm/min157mpaastmd790弯曲模量，跨距50mm，1.3mm/min3420mpaastmd790缺口冲击强度89j/mastmd256无缺口冲击强度4jnobreakj/mastmd48121.8mpa下热变形温度174℃iso75-2/a热膨胀系数,(>150℃)4.610-5*1/kastme831对比例1本实施例提供一种共混改性合金材料：基本同实施例1，其区别仅在于，将相容剂ytpa-500替换为市售的相容剂马来酸酐接枝sebs。测试性能如下表：对比例2本实施例提供一种共混改性合金材料：基本同实施例1，其区别仅在于，将相容剂ytpa-500替换为市售的广州源泰合成材料有限公司的yy-703。测试性能如下表：项目特征值单位测试标准拉伸强度5mm/min71mpaastmd638断裂伸长率5mm/min46％astmd638拉伸弹性模量1mm/min3200mpaastmd638弯曲强度，跨距50mm，1.3mm/min120mpaastmd790弯曲模量，跨距50mm，1.3mm/min3100mpaastmd790缺口冲击强度80j/mastmd256无缺口冲击强度4j1120j/mastmd48121.8mpa下热变形温度160℃iso75-2/a热膨胀系数,(>150℃)6.510-5*1/kastme831对比例3本实施例提供一种共混改性合金材料：基本同实施例1，其区别仅在于，将聚醚醚酮替换为市售的聚酰胺-酰亚胺。测试性能如下表：项目特征值单位测试标准拉伸强度5mm/min49～55mpaastmd638断裂伸长率5mm/min<4％astmd638拉伸弹性模量1mm/min2750～3000mpaastmd638弯曲强度，跨距50mm，1.3mm/min65～70mpaastmd790弯曲模量，跨距50mm，1.3mm/min2700～2900mpaastmd790缺口冲击强度28～32j/mastmd256无缺口冲击强度4j<350j/mastmd48121.8mpa下热变形温度153℃iso75-2/a热膨胀系数,(>150℃)6.910-5*1/kastme831对比例4本实施例提供一种共混改性合金材料：基本同实施例1，其区别仅在于，制备方法中：将所有的原料同时混合并熔融挤出。测试性能如下表：上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12