一种高强度耐磨芳香族复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及材料领域，特别涉及一种高强度耐磨芳香族复合材料及其制备方法和应用。该复合材料包括芳香族聚合物65‑85份，陶瓷填料5‑20份，纤维10‑30份。本发明专利技术采用聚醚酮、聚醚砜、聚醚醚酮等芳香族聚合物作为基体树脂，有效提高产品的力学性能、热稳定性、耐腐蚀性等。通过在芳香族聚合物基体中加入陶瓷填料，不仅可以提高产品的导热系数，同时还可以提高产品强度，使其具有耐磨，高硬度，阻燃，耐老化和环保等优势。本发明专利技术成型方便，简单高效，可一次成型，也可用于二次加工，产品设计自由度高，适用于规模化生产，很好地解决了现有电子产品、可穿戴设备或家用电器的外壳、外壳组件强度低、硬度差、不阻燃、屏蔽信号等问题。

A High Strength Wear Resistant Aromatic Composite Material and Its Preparation Method and Application

The invention relates to the field of materials, in particular to a high strength and wear resistant aromatic composite material, a preparation method and application thereof. The composite material includes 65 to 85 copies of aromatic polymers, 5 to 20 copies of ceramic fillers and 10 to 30 copies of fibers. Aromatic polymers such as polyether ketone, polyether sulfone and polyether ether ketone are used as matrix resins to effectively improve the mechanical properties, thermal stability and corrosion resistance of products. By adding ceramic fillers into the matrix of aromatic polymers, not only the thermal conductivity of the product can be improved, but also the strength of the product can be improved, which has the advantages of wear resistance, high hardness, flame retardant, aging resistance and environmental protection. The invention has the advantages of convenient shaping, simple and high efficiency, one-time shaping, secondary processing, high degree of freedom of product design, and large-scale production. It solves the problems of low strength, poor hardness, non-flame retardant and shielding signal of the shell and shell components of existing electronic products, wearable equipment or household appliances.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐磨芳香族复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及材料领域，特别涉及高强度、耐磨芳香族复合材料的制备。
技术介绍
随着电子产品制造工艺的发展，对制造电子产品外壳的材料也提出了更多的要求，目前制作电子产品外壳的材料要求具有强度高、尺寸稳定性好、外观好、质感好、硬度高、耐磨、耐老化、信号传输通畅等特点。现有技术中，电子产品的外壳材质一般选择金属、塑料或玻璃。采用金属材质制备的电子产品外壳具有质感良好、强度高的优点，但是其存在造价高、不易加工、有信号屏蔽等缺陷，并且在后续加工过程中不易着色、工艺复杂、生产效率低、生产过程中存在污染环境等问题，所以在市场上很难占据优势。玻璃和陶瓷制作的电子产品外壳脆性大、难加工、成品率低、易碎，碎后有尖锐棱角，并可作为凶器使用，存在安全隐患。而普通塑料制作的电子产品外壳价格低廉、易于加工、容易着色、绝缘性好、对信号影响小，并且成型方法简单，通过注塑和压制成型即可完成，生产效率高，可大规模生产，所以在市场上的占有率相对较高，但是，现有普通塑料材质电子产品外壳强度低，硬度差，不阻燃，不耐老化，防辐射性能差，导热性能差，并且也存在环境污染问题。CN104974513A公开了一种以聚酰胺为基体树脂的组合物以改善模塑制品黄变特性，虽然其为模塑制品提供了新的选择，但聚酰胺自身的结构特点导致其拉伸强度、冲击强度极易受到温度和湿度的影响，稳定性差，同时聚酰胺树脂生产过程中主要以苯、二甲苯作为溶剂，无法满足环保要求。所以目前的电子产品外壳材质均无法满足市场更高的要求。因此，本领域亟需一种成本低、强度高、不屏蔽信号的复合材料，以满足电子产品制造领域的发展。
技术实现思路
为弥补现有技术的不足，本专利技术提供一种高强度耐磨芳香族复合材料及其制备方法和应用。本专利技术芳香族复合材料制备的产品可同时解决现有技术中采用金属、塑料、玻璃材质带来的加工难、有信号屏蔽、强度低、导热性差等问题，具有优异的综合性能，是5G信号的福音。本专利技术采用以下技术方案：一种高强度耐磨芳香族复合材料，包括以下质量分数的组分：芳香族聚合物65-85份，陶瓷填料5-20份，纤维10-30份，其中，所述芳香族聚合物为PEEK、PPEK、PEK、PEKK、PEKC、PEI、PES、PSU或PPSU中的一种或两种以上。优选的，所述的芳香族聚合物70份，陶瓷填料10份，纤维20份。优选的，所述的陶瓷填料为三氧化二铝、氧化镁、氮化铝、二氧化硅、碳化硅、氧化锆中的一种或两种以上。优选的，所述的纤维为玻璃纤维、碳纤维、石英纤维、晶须或芳纶中的一种或两种以上。优选的，上述高强度耐磨芳香族复合材料组份中还可以包括增塑剂、着色剂、热稳定剂、润滑剂、抗静电剂、抗氧剂或阻燃剂中的一种或两种以上。本专利技术第二个目的是请求保护上述高强度耐磨芳香族复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：S1.将芳香族聚合物、陶瓷填料用高混机高速混合10-30分钟；S2.将步骤S1混合好的材料放入挤出机，在挤出机上加入纤维，于340-390℃进行挤出造粒，然后干燥，得到高强度耐磨芳香族复合材料。本专利技术第三个目的是请求保护上述高强度耐磨芳香族复合材料的新用途，即用于制备塑料制品，特别是用于制备电子产品、可穿戴设备或家用电器的外壳、外壳组件，优选的，用于便携式电子产品、具有通讯功能电子产品的外壳或外壳组件，如手机、平板电脑、笔记本电脑、手表、照相机、用于音乐或视频的播放装置、导航装置或其他电子存储装置的外壳或外壳组件。本专利技术第四个目的是请求保护上述高强度耐磨芳香族复合材料制备电子产品、可穿戴设备或家用电器的外壳、外壳组件的方法，具体包括以下步骤：S1.将芳香族聚合物、陶瓷填料用高混机高速混合10-30分钟；S2.将步骤S1混合好的材料放入挤出机，在挤出机上加入纤维，于340-390℃进行挤出造粒，然后干燥，得到高强度耐磨芳香族复合材料；S3.使用步骤S2所得颗粒于300-400℃进行注塑成型得到外壳或外壳组件。进一步的，所述步骤S3中，模具温度180-250℃，注射压力100-150MPa，保压压力110-160MPa。本专利技术提供一种高强度耐磨芳香族复合材料及其制备方法和应用，采用聚醚酮、聚醚砜、聚醚醚酮等芳香族聚合物作为基体树脂，有效提高产品的力学性能、热稳定性、耐腐蚀性等。通过在芳香族聚合物基体中加入陶瓷填料，不仅可以提高产品的导热系数，使制备的电子产品、可穿戴设备或家用电器的外壳、外壳组件具有优异散热性，同时还可以提高产品强度，使其具有耐磨，高硬度，阻燃，耐老化和环保等优势。同时本专利技术成型方便，简单高效，可一次成型，也可用于二次加工，产品设计自由度高，适用于规模化生产，很好地解决了现有电子产品、可穿戴设备或家用电器的外壳、外壳组件强度低、硬度差、不阻燃、屏蔽信号等问题。具体实施方式下面通过具体实施例详述本专利技术，但不限制本专利技术的保护范围。如无特殊说明，本专利技术所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从商业渠道获得。实施例1按质量份数：PEEK70份碳化硅10份玻璃纤维20份成型方法：将PEEK和碳化硅填料用高混机进行高速混合15分钟，将混合料放入挤出机料斗中，挤出机温度设置为380℃，主机转速10r/min，喂料速度20r/min，玻璃纤维在挤出机中间位置加入，依靠螺杆相互剪切，添加到基体中，得到长纤维，挤出料丝，进行切割得到颗粒。将颗粒置于温度设定150℃的鼓风干燥箱，干燥时间3小时。以制作手机壳为例，将干燥后的颗粒进行注塑成型，注塑成型工艺参数：注塑机设置温度385℃，模具温度220℃，注射压力120MPa，保压压力130MPa。本实施例的注塑产品，进行采样，性能测试，测试数据如下：拉伸强度150.2MPa，弯曲强度200.8MPa，导热系数0.621W·m-1·k-1。实施例2按质量份数：PEKC70份碳化硅20份玻璃纤维10份成型方法：将PEKC和碳化硅填料用高混机进行高速混合15分钟，将混合料放入挤出机料斗中，挤出机温度设置为390℃，主机转速10r/min，喂料速度20r/min，玻璃纤维在挤出机中间位置加入，依靠螺杆相互剪切，添加到基体中，得到长纤维，挤出料丝，进行切割得到颗粒。将颗粒置于温度设定120℃的鼓风干燥箱，干燥时间16小时。以制作手机壳为例，将干燥后的颗粒进行注塑成型，注塑成型工艺参数：注塑机设置温度390℃，模具温度180℃，注射压力100MPa，保压压力110MPa。本实施例的注塑产品，进行采样，性能测试，测试数据如下：拉伸强度138.2MPa，弯曲强度228.7MPa，导热系数0.536W·m-1·k-1。实施例3按质量份数：PPEK70份氮化铝5份玻璃纤维25份成型方法：将PPEK和氮化铝填料用高混机进行高速混合15分钟，将混合料放入挤出机料斗中，挤出机温度设置为380℃，主机转速10r/min，喂料速度15r/min，玻璃纤维在挤出机中间位置加入，依靠螺杆相互剪切，添加到基体中，得到长纤维，挤出料丝，进行切割得到颗粒。将颗粒置于温度设定150℃的鼓风干燥箱，干燥时间3小时。以制作手机壳为例，将干燥后的颗粒进行注塑成型，注塑成型工艺参数：注塑机设置温度385℃，模具温度220℃，注射压力110MPa，保压压力120MPa本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度耐磨芳香族复合材料，其特征在于，包括以下质量分数的组分：芳香族聚合物65‑85份，陶瓷填料5‑20份，纤维10‑30份，其中，所述芳香族聚合物为PEEK、PPEK、PEK、PEKK、PEKC、PEI、PES、PSU或PPSU中的一种或两种以上。

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐磨芳香族复合材料，其特征在于，包括以下质量分数的组分：芳香族聚合物65-85份，陶瓷填料5-20份，纤维10-30份，其中，所述芳香族聚合物为PEEK、PPEK、PEK、PEKK、PEKC、PEI、PES、PSU或PPSU中的一种或两种以上。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的陶瓷填料为三氧化二铝、氧化镁、氮化铝、二氧化硅、碳化硅或氧化锆中的一种或两种以上。3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的纤维为玻璃纤维、碳纤维、石英纤维、晶须或芳纶中的一种或两种以上。4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的高强度耐磨芳香族复合材料组份中还包括增塑剂、着色剂、热稳定剂、润滑剂、抗静电剂、抗氧剂或阻燃剂中的一种或两种以上。5.一种如权利要求1所述的高强度耐磨芳香族复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1.将芳香族聚合物、陶瓷填料用高混机高速混合10-30分钟；S2.将步骤S1混合好的材料放入挤出机，在挤出机上加入纤维，于340-390℃进行挤出造粒，然后干燥，得到高强度耐磨芳...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴立豪，余奕珂，
申请(专利权)人：大连疆宇新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21