本发明公开了一种聚醚醚酮-硅藻土复合材料的制备方法，属于高分子材料
技术领域：
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背景技术：
：硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要由古代硅藻的遗骸所组成，它的化学成分以sio2为主，可用sio2•nh2o表示，其矿物成分为蛋白石及其变种，沉积硅藻土有时包含粘土和细沙等沉积物，有时候又只有沉积的硅藻外壳。硅藻土具有孔隙率大、吸附性强、化学性能稳定、质轻、熔点高、隔热、折射率低、耐磨性和电绝缘性好等特点，因此被广泛应用于轻工、化工和建材等日常生活的各个方面。硅藻土的结构有圆盘状、针状、球状、羽状和筒状等，以圆盘状为主。聚醚醚酮（peek）是一种综合性能优异的热塑性树脂，在已经商品化的特种工程塑料中占有重要地位。聚醚醚酮具有出色的力学性能，耐高温性能和耐溶剂性能等，在航空航天、汽车和能源等领域得到广泛的应用。杜邦公司的bonner在1962年采用亲电反应首次成功合成聚醚醚酮，随后，goodman等在1964年成功制备出聚醚酮（pek）。ici公司的rose在1972年通过亲核取代的方式成功合成聚醚醚酮树脂。后来很多科研院校也开始对该类特种工程塑料展开研究，除了聚醚醚酮树脂的合成外，还研究了聚醚醚酮的各种复合材料，并取得了一定成果。聚醚醚酮是一种高强度、耐高温的半结晶性树脂，聚醚醚酮的耐热性能高于大部分树脂及其他普通耐高温材料。聚醚醚酮具有阻燃等级高、抗辐射能力强、耐溶剂性能强，化学性质稳定，耐磨损性能突出（具有自润滑性）等优点，聚醚醚酮的加工方法主要有熔融挤出、熔融纺丝和熔融注塑等。硅藻土作为填料能够改善peek的力学性能，peek/d复合材料的拉伸和弯曲性能都有明显提高。采用原位聚合的方式可以使peek基体填充到硅藻土孔道内，复合材料性能提升更加明显，但是也存在peek基体与硅藻土界面相互作用较弱问题，这会影响应力在聚合物与填料之间的有效传递，对复合材料的力学性能造成不利影响。目前传统聚醚醚酮-硅藻土复合材料，由于聚醚醚酮具有较高的熔体粘性，在挤出成型过程中无法充分填充到硅藻土孔道中，使得聚醚醚酮与硅藻土间界面结合较差，导致体系力学性能不佳，因此还需对其进行研究。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题是：针对传统聚醚醚酮-硅藻土复合材料，由于聚醚醚酮具有较高的熔体粘性，在挤出成型过程中无法充分填充到硅藻土孔道中，使得聚醚醚酮与硅藻土间界面结合较差，导致体系力学性能不佳的问题，提供了一种聚醚醚酮-硅藻土复合材料的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：（1）按重量份数计，将10～20份低熔点合金粉，10～20份晶须，5～8份淀粉，2～3份甘油，20～30份水混合球磨，过筛，得混合匀浆；（2）将硅藻土与酸按质量比1：20～1：30搅拌混合，过滤，洗涤，干燥，得一次处理硅藻土；（3）将一次处理硅藻土与多巴胺溶液按质量比1：20～1：30混合搅拌，过滤，干燥，得二次处理硅藻土；（4）将二次处理硅藻土与混合匀浆按质量比1：5～1：10混合球磨，减压浓缩，干燥，得改性硅藻土；（5）按重量份数计，依次取40～60份聚醚醚酮粉料，20～30份改性硅藻土，5～8份增塑剂，3～5份硫化剂，先将聚醚醚酮粉料密炼，接着加入改性硅藻土，增塑剂，硫化剂混炼，挤出成型后，即得聚醚醚酮-硅藻土复合材料。步骤（1）所述低熔点合金粉是由铋，铟，锡按质量比1：2：3混合配制而成。步骤（1）所述晶须为碳化硅晶须，氮化铝晶须或氮化硅晶须中的任意一种。步骤（1）所述淀粉为玉米淀粉，马铃薯淀粉或木薯淀粉中的任意一种。步骤（2）所述酸为盐酸，硫酸或硝酸中的任意一种。步骤（5）所述增塑剂为邻苯二甲酸酯，脂肪二元酸酯或环氧酯中的任意一种。步骤（5）所述硫化剂为硫磺，一氯化硫或过氧化苯甲酰中任意一种。本发明的有益效果是：本发明通过添加改性硅藻土，在制备过程中，首先，硅藻土经过酸浸泡，使得硅藻土中孔隙得到拓宽，随后经过多巴胺溶液浸泡，部分多巴胺附着在硅藻土内壁，有效改善了硅藻土的吸附性能，在二次处理硅藻土与混合匀浆混合球磨过程中，有利于混合匀浆中的低熔点合金粉和晶须被硅藻土吸附，在熔融挤出过程中，由于低熔点合金具有较低的熔点，改性硅藻土中的低熔点合金熔化流出，使得改性硅藻土内部形成瞬间低压，而外部的聚醚醚酮能够在大气压的作用下，被压入改性硅藻土中，使得聚醚醚酮能够充分填充到改性硅藻土的孔道中，增强了聚醚醚酮与改性硅藻土间的界面结合，从而使得产品的力学性能得到提升，同时，在低熔点合金熔出的过程中，携带晶须分散在体系中的，在合金凝固后，使得改性硅藻土间形成冶金结合，形成改性硅藻土网络骨架结构，结合处分散晶须作为增强体系，在受力过程中，晶须可与改性硅藻土共同分担外力，使应力分散，起到补强效果，避免体系应力集中而引起结构和弹性急剧变化，有效限制产品在外力作用下的大尺寸形变，使产品力学性能进一步提升。具体实施方式按重量份数计，将10～20份低熔点合金粉，10～20份晶须，5～8份淀粉，2～3份甘油，20～30份水置于球磨机中混合球磨，过100目的筛，得混合匀浆；将硅藻土与酸按质量比1：20～1：30置于单口烧瓶中，于转速为300～500r/min条件下，搅拌混合40～60min，得混合浆液，再将混合浆料过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤5～8次，随后洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得一次处理硅藻土；将一次处理硅藻土与质量浓度为2.6mg/ml多巴胺溶液按质量比1：20～1：30置于三口烧瓶中，于转速为300～500r/min条件下，混合搅拌40～60min，得混合料液，再将混合料液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得二次处理硅藻土；将二次处理硅藻土与混合匀浆按质量比1：5～1：10置于球磨机中混合球磨，得球磨浆料，接着将球磨浆料置于旋转蒸发仪中，于温度为70～75℃，压力为500～800pa条件下，减压浓缩40～60min，得浓缩液，接着将浓缩液置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得改性硅藻土；按重量份数计，依次取40～60份聚醚醚酮粉料，20～30份改性硅藻土，5～8份增塑剂，3～5份硫化剂，先将聚醚醚酮粉料置于密炼机中，于温度为130～160℃条件下，密炼10～20min，接着加入改性硅藻土，增塑剂，硫化剂，于温度为130～160℃条件下，混炼10～20min，得混合浆料，接着将混合浆料经过双螺杆挤出机熔融挤出后，即得聚醚醚酮-硅藻土复合材料。所述低熔点合金粉是由铋，铟，锡按质量比1：2：3混合配制而成。所述晶须为碳化硅晶须，氮化铝晶须或氮化硅晶须中的任意一种。所述淀粉为玉米淀粉，马铃薯淀粉或木薯淀粉中的任意一种。所述酸为盐酸，硫酸或硝酸中的任意一种。所述增塑剂为邻苯二甲酸酯，脂肪二元酸酯或环氧酯中的任意一种。所述硫化剂为硫磺，一氯化硫或过氧化苯甲酰中任意一种。实例1按重量份数计，将20份低熔点合金粉，20份晶须，8份淀粉，3份甘油，30份水置于球磨机中混合球磨，过100目的筛，得混合匀浆；将硅藻土与酸按质量比1：30置于单口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液，再将混合浆料过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤8次，随后洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得一次处理硅藻土；将一次处理硅藻土与质量浓度为2.6mg/ml多巴胺溶液按质量比1：30置于三口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，混合搅拌60min，得混合料液，再将混合料液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得二次处理硅藻土；将二次处理硅藻土与混合匀浆按质量比1：10置于球磨机中混合球磨，得球磨浆料，接着将球磨浆料置于旋转蒸发仪中，于温度为75℃，压力为800pa条件下，减压浓缩60min，得浓缩液，接着将浓缩液置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得改性硅藻土；按重量份数计，依次取60份聚醚醚酮粉料，30份改性硅藻土，8份增塑剂，5份硫化剂，先将聚醚醚酮粉料置于密炼机中，于温度为160℃条件下，密炼20min，接着加入改性硅藻土，增塑剂，硫化剂，于温度为160℃条件下，混炼20min，得混合浆料，接着将混合浆料经过双螺杆挤出机熔融挤出后，即得聚醚醚酮-硅藻土复合材料。所述低熔点合金粉是由铋，铟，锡按质量比1：2：3混合配制而成。所述晶须为碳化硅晶须。所述淀粉为玉米淀粉。所述酸为盐酸。所述增塑剂为邻苯二甲酸酯。所述硫化剂为硫磺。实例2按重量份数计，将20份晶须，8份淀粉，3份甘油，30份水置于球磨机中混合球磨，过100目的筛，得混合匀浆；将硅藻土与酸按质量比1：30置于单口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液，再将混合浆料过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤8次，随后洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得一次处理硅藻土；将一次处理硅藻土与质量浓度为2.6mg/ml多巴胺溶液按质量比1：30置于三口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，混合搅拌60min，得混合料液，再将混合料液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得二次处理硅藻土；将二次处理硅藻土与混合匀浆按质量比1：10置于球磨机中混合球磨，得球磨浆料，接着将球磨浆料置于旋转蒸发仪中，于温度为75℃，压力为800pa条件下，减压浓缩60min，得浓缩液，接着将浓缩液置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得改性硅藻土；按重量份数计，依次取60份聚醚醚酮粉料，30份改性硅藻土，8份增塑剂，5份硫化剂，先将聚醚醚酮粉料置于密炼机中，于温度为160℃条件下，密炼20min，接着加入改性硅藻土，增塑剂，硫化剂，于温度为160℃条件下，混炼20min，得混合浆料，接着将混合浆料经过双螺杆挤出机熔融挤出后，即得聚醚醚酮-硅藻土复合材料。所述晶须为碳化硅晶须。所述淀粉为玉米淀粉。所述酸为盐酸。所述增塑剂为邻苯二甲酸酯。所述硫化剂为硫磺。实例3按重量份数计，将20份低熔点合金粉，8份淀粉，3份甘油，30份水置于球磨机中混合球磨，过100目的筛，得混合匀浆；将硅藻土与酸按质量比1：30置于单口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液，再将混合浆料过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤8次，随后洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得一次处理硅藻土；将一次处理硅藻土与质量浓度为2.6mg/ml多巴胺溶液按质量比1：30置于三口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，混合搅拌60min，得混合料液，再将混合料液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得二次处理硅藻土；将二次处理硅藻土与混合匀浆按质量比1：10置于球磨机中混合球磨，得球磨浆料，接着将球磨浆料置于旋转蒸发仪中，于温度为75℃，压力为800pa条件下，减压浓缩60min，得浓缩液，接着将浓缩液置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得改性硅藻土；按重量份数计，依次取60份聚醚醚酮粉料，30份改性硅藻土，8份增塑剂，5份硫化剂，先将聚醚醚酮粉料置于密炼机中，于温度为160℃条件下，密炼20min，接着加入改性硅藻土，增塑剂，硫化剂，于温度为160℃条件下，混炼20min，得混合浆料，接着将混合浆料经过双螺杆挤出机熔融挤出后，即得聚醚醚酮-硅藻土复合材料。所述低熔点合金粉是由铋，铟，锡按质量比1：2：3混合配制而成。所述淀粉为玉米淀粉。所述酸为盐酸。所述增塑剂为邻苯二甲酸酯。所述硫化剂为硫磺。实例4按重量份数计，将20份低熔点合金粉，20份晶须，3份甘油，30份水置于球磨机中混合球磨，过100目的筛，得混合匀浆；将硅藻土与酸按质量比1：30置于单口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液，再将混合浆料过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤8次，随后洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得一次处理硅藻土；将一次处理硅藻土与质量浓度为2.6mg/ml多巴胺溶液按质量比1：30置于三口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，混合搅拌60min，得混合料液，再将混合料液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得二次处理硅藻土；将二次处理硅藻土与混合匀浆按质量比1：10置于球磨机中混合球磨，得球磨浆料，接着将球磨浆料置于旋转蒸发仪中，于温度为75℃，压力为800pa条件下，减压浓缩60min，得浓缩液，接着将浓缩液置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得改性硅藻土；按重量份数计，依次取60份聚醚醚酮粉料，30份改性硅藻土，8份增塑剂，5份硫化剂，先将聚醚醚酮粉料置于密炼机中，于温度为160℃条件下，密炼20min，接着加入改性硅藻土，增塑剂，硫化剂，于温度为160℃条件下，混炼20min，得混合浆料，接着将混合浆料经过双螺杆挤出机熔融挤出后，即得聚醚醚酮-硅藻土复合材料。所述低熔点合金粉是由铋，铟，锡按质量比1：2：3混合配制而成。所述晶须为碳化硅晶须。所述酸为盐酸。所述增塑剂为邻苯二甲酸酯。所述硫化剂为硫磺。实例5按重量份数计，将20份低熔点合金粉，20份晶须，8份淀粉，30份水置于球磨机中混合球磨，过100目的筛，得混合匀浆；将硅藻土与酸按质量比1：30置于单口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液，再将混合浆料过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤8次，随后洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得一次处理硅藻土；将一次处理硅藻土与质量浓度为2.6mg/ml多巴胺溶液按质量比1：30置于三口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，混合搅拌60min，得混合料液，再将混合料液过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得二次处理硅藻土；将二次处理硅藻土与混合匀浆按质量比1：10置于球磨机中混合球磨，得球磨浆料，接着将球磨浆料置于旋转蒸发仪中，于温度为75℃，压力为800pa条件下，减压浓缩60min，得浓缩液，接着将浓缩液置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得改性硅藻土；按重量份数计，依次取60份聚醚醚酮粉料，30份改性硅藻土，8份增塑剂，5份硫化剂，先将聚醚醚酮粉料置于密炼机中，于温度为160℃条件下，密炼20min，接着加入改性硅藻土，增塑剂，硫化剂，于温度为160℃条件下，混炼20min，得混合浆料，接着将混合浆料经过双螺杆挤出机熔融挤出后，即得聚醚醚酮-硅藻土复合材料。所述低熔点合金粉是由铋，铟，锡按质量比1：2：3混合配制而成。所述晶须为碳化硅晶须。所述淀粉为玉米淀粉。所述酸为盐酸。所述增塑剂为邻苯二甲酸酯。所述硫化剂为硫磺。实例6按重量份数计，将20份低熔点合金粉，20份晶须，8份淀粉，3份甘油，30份水置于球磨机中混合球磨，过100目的筛，得混合匀浆；将硅藻土与酸按质量比1：30置于单口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液，再将混合浆料过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤8次，随后洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得一次处理硅藻土；将一次处理硅藻土与混合匀浆按质量比1：10置于球磨机中混合球磨，得球磨浆料，接着将球磨浆料置于旋转蒸发仪中，于温度为75℃，压力为800pa条件下，减压浓缩60min，得浓缩液，接着将浓缩液置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得改性硅藻土；按重量份数计，依次取60份聚醚醚酮粉料，30份改性硅藻土，8份增塑剂，5份硫化剂，先将聚醚醚酮粉料置于密炼机中，于温度为160℃条件下，密炼20min，接着加入改性硅藻土，增塑剂，硫化剂，于温度为160℃条件下，混炼20min，得混合浆料，接着将混合浆料经过双螺杆挤出机熔融挤出后，即得聚醚醚酮-硅藻土复合材料。所述低熔点合金粉是由铋，铟，锡按质量比1：2：3混合配制而成。所述晶须为碳化硅晶须。所述淀粉为玉米淀粉。所述酸为盐酸。所述增塑剂为邻苯二甲酸酯。所述硫化剂为硫磺。对比例：浙江某硅藻土制品有限公司生产的硅藻土复合材料。将实例1至6所得硅藻土复合材料和对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：用日本shimadzuag-1型电子万能试验机测试其拉伸和弯曲性能。具体检测结果如表1所示：表1：性能检测表检测内容实例1实例2实例3实例4实例5实例6对比例拉伸强度/mpa119.48110.11109.34108.71112.47111.45102.33弯曲强度/mpa196.94172.80178.89180.96179.41169.37165.11由表1检测结果可知，本发明所得聚醚醚酮-硅藻土复合材料具有优异的力学性能。当前第1页12