一种无机填料增强的聚芳醚酮(或砜)泡沫材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种无机填料增强的聚芳醚酮(砜)泡沫材料及其制备方法。首先通过双螺杆挤出机将无机填料、聚芳醚酮(砜)树脂进行共混，挤出成预发泡板，然后采用二氧化碳发泡技术，制备得到无机复合的聚芳醚酮(砜)泡沫材料，相比于纯聚芳醚酮(砜)泡沫，其压缩强度和压缩模量提高1％

【技术实现步骤摘要】
一种无机填料增强的聚芳醚酮(或砜)泡沫材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚合物泡沫材料领域，具体涉及一种无机填料增强的聚芳醚酮(砜)泡沫材料及其制备方法。
技术背景
[0002]耐高温结构泡沫对航空航天、轨道交通、新能源汽车等领域的减重节能方面具有重要的作用，目前商用的耐高温结构泡沫主要为热固性的聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫和酚醛泡沫，然而这类热固性泡沫回收困难，因此开发热塑性易回收的耐高温结构泡沫成为重要的研究方向。聚芳醚酮(砜)是一类以高性能聚芳醚酮(砜)树脂为原料，采用超临界二氧化碳发泡技术制备得到的高性能泡沫，具有耐高温、自阻燃、可回收、耐辐照的优点，并且发泡过程绿色环保，具有广阔的应用前景。
[0003]但是聚芳醚酮(砜)这类热塑性泡沫的机械性能较PMI泡沫仍存在一定的差距，例如文献(Polymer,2019,165：124
‑
132)报道了聚芳醚酮的压缩强度约为相同密度商用PMI泡沫压缩强度的60
‑
70％，因此导致聚芳醚酮(砜)泡沫的应用与推广受到一定的限制，所以对聚芳醚酮(砜)泡沫增强改性具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术首先提供一种无机填料增强聚芳醚酮(砜)泡沫材料。
[0005]所述的无机填料为炭黑、气相白炭黑、纳米硅土、纳米黏土、滑石粉、蒙脱土、陶土、高岭土、硅藻土、云母粉、长石粉、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、短切碳纤、短切玻纤中的一种或多种。
[0006]优选的是，所述的无机填料的粒径为1r/>‑
50μm，优选的是2
‑
25 μm。
[0007]优选的是，所述的无机填料质量占比为1％
‑
40％，优选的是 1％
‑
30％，更优选的是1％
‑
25％。。
[0008]优选的是，所述的泡沫材料的密度为50
‑
1000kg/m3，优选的是 60
‑
700kg/m3，更优选的是70
‑
600kg/m3.。
[0009]优选的是，所述的聚芳醚酮(砜)的结构如式I或式II：
[0010][0011][0012]其中，X选自下列结构A或B中的一种或二种：
[0013][0014]Ar选自下列结构α
‑
γ中的一种或二种以上：
[0015][0016]Ar
’
选自下列结构a
‑
g中的一种或二种以上,当Ar
’
为a
‑
e时，聚合物的结构式对应式(I)所示，当Ar
’
为f
‑
g时，聚合物结构式对应式(II)所示：
[0017][0018][0019]聚合物为主链无规共聚结构，主链重复单元随机无序出现；
[0020]式I中m,n代表主链中重复单元摩尔百分比，p为支链重复单元摩尔百分比，m+n+p＝1,0.85≤m+p≤1,0＜m≤0.85，0≤p＜0.85， 0≤n≤0.15；
[0021]聚合物的80000＜M
(w)
＜300000，1.8＜PDI＜3.0，优选的是 150000＜M
(w)
＜250000，2.0＜PDI＜2.8，其中M
(w)
为重均分子量，PDI 为聚合物分散性指数。式II中m
’
,n
’
代表主链中重复单元摩尔百分比，p
’
,q
’
为支链重复单元摩尔百分比，m
‘
+n
’
+p
‘
+q
’
＝1,0 ＜m
‘
≤0.85，0≤p
‘
＜0.85，0≤q
’
＜0.85，0.85≤m
’
+p
’
+q”≤1, 0≤n
’
≤0.15；
[0022]聚合物的80000＜M
(w)
＜300000，1.8＜PDI＜3.0，优选的是 150000＜M
(w)
＜250000，2.0＜PDI＜2.8，其中M
(w)
为重均分子量，PDI 为聚合物分散性指数。
[0023]本专利技术还提供上述聚芳醚酮(砜)泡沫的制备方法：首先用偶联剂处理无机填料，即将偶联剂和无机填料在无水乙醇的酸性溶液中搅拌回流(60
‑
75℃)，然后将处理过的无机填料与聚芳醚酮(砜)树脂在高效搅拌机中共混，再经双螺杆挤出机挤出成板材；然后将板材置于发泡釜中并通入二氧化碳，保温保压一定时间，最后快速泄压，得到目标泡沫产品。
[0024]优选的是，所述的偶联剂是KH
‑
550、KH
‑
560、HM
‑
61、HM
‑
62、HM
‑
71、HF
‑
81、TM
‑
931、TM
‑
S、TM
‑
P中的一种或多种。
[0025]所述的乙醇回流时间为1
‑
5h，优选的是3
‑
4h。
[0026]所述的酸性溶液是通过滴加质量分数1％的HCl溶液得到的，PH 为2
‑
5，优选的是3
‑
4。
[0027]所述的偶联剂的用量为无机填料质量的0.5％
‑
10％，优选的是 1％
‑
5％。
[0028]所述的无机填料在无水乙醇中的浓度为10
‑
500g/L，优选的是 50
‑
300g/L。
[0029]所述的挤出板材厚度为2
‑
15mm，优选的是4
‑
10mm。。
[0030]所述的保温温度为200
‑
350℃，优选的是250
‑
320℃。
[0031]所述的保压压力为7.3
‑
30MPa，优选的是10
‑
20MPa。
[0032]所述的保温保压时间为30
‑
300min，优选的是60
‑
180min。
[0033]本专利技术的有益效果：通过无机填料共混增强聚芳醚酮(砜)泡沫，使相同密度下，泡沫的压缩强度和压缩模量提高1
‑
40％。
附图说明
[0034]图1为实施例1所得泡沫的扫描电镜图。
[0035]图2为实施例2所得泡沫的扫描电镜图。
具体实施方式
[0036]对比例1
[0037][0038]式III结构的聚芳醚酮的制备方法如下：向三口烧瓶中加入内酯型酚酞(100mmol)、4，4
‑
二氟二苯甲酮(117mmol)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机填料增强聚芳醚酮或聚芳醚砜泡沫材料，其特征在于：采用添加有无机填料的聚芳醚酮或聚芳醚砜中的一种或二种以上发泡而成；所述的无机填料质量占比为泡沫材料总质量的1％
‑
40％优选的是1％
‑
30％，更优选的是1％
‑
25％。2.根据权利要求1所述的泡沫材料，其特征在于：所述的无机填料为炭黑、气相白炭黑、纳米硅土、纳米黏土、滑石粉、蒙脱土、陶土、高岭土、硅藻土、云母粉、长石粉、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、短切碳纤、短切玻纤中的一种或二种以上；优选的是，所述的无机填料的粒径为1
‑
50μm，优选的是2
‑
25μm。3.根据权利要求1所述的泡沫材料，其特征在于：所述的泡沫材料的密度为50
‑
1000kg/m3；优选的是60
‑
700kg/m3，更优选的是70
‑
600kg/m3。4.根据权利要求1所述的泡沫材料，其特征在于：所述的聚芳醚酮或聚芳醚砜的结构如式I或式II中的一种或二种以上：其中，X选自下列结构A或B中的一种或二种：
Ar选自下列结构α
‑
γ中的一种或二种以上：Ar
’
选自下列结构a
‑
g中的一种或二种以上,当Ar
’
为a
‑
e时，聚合物的结构式对应式(I)所示，当Ar
’
为f
‑
g时，聚合物结构式对应式(II)所示：式I中m,n代表主链中重复单元摩尔百分比，p为支链重复单元摩尔百分比，m+n+p＝1,0.85≤m+p≤1,0＜m≤0.85，0≤p＜0.85，0≤n≤0.15；聚合物的80000＜M
(w)
＜300000，1.8＜PDI＜3.0，优选的是150000＜M
(w)
＜250000，2.0＜PDI＜2.8，其中M
(w)
为重均分子量，PDI
为聚合物分散性指数；式II中m
’
,n
’
代表主链中重复单元摩尔百分比,p
’
,q
’
为支链重复单元摩尔百分比，m
‘
+n
’
+p
‘
+q
’
＝1,0＜m
‘
≤0.85，0≤p
‘
＜0.85，0≤q
’
＜0.85，0.85≤m
’
+p...

【专利技术属性】
技术研发人员：周光远，王红华，赵继永，王志鹏，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：