一种低导热聚醚醚酮复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低导热聚醚醚酮复合材料及其制备方法，本发明专利技术通过将成核剂、发泡剂溶液加入到聚醚醚酮粉末中，搅拌均匀混合后经烘干获得发泡聚醚醚酮粉末；发泡剂溶液可使发泡剂均匀地分散在聚醚醚酮粉末中，成核剂使泡孔数增多，有利于聚醚醚酮形成孔径较小且数量较多的泡孔；本发明专利技术制备的聚醚醚酮泡沫材料具有较高的孔隙率，孔隙率达20％

【技术实现步骤摘要】
一种低导热聚醚醚酮复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，尤其涉及一种低导热聚醚醚酮复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚醚醚酮是一种线性芳香族高分子化合物，作为一种半结晶性特种高分子材料，由于分子链上含有刚性的苯环、柔性的醚键及提高分子间作用力的羰基，结构规整，具有突出的耐高温(负载热变形温度高达316℃)、耐化学试剂侵蚀、耐辐射、高强度、高断裂韧性等优点，在高速轨道交通系统、武器系统、航空航天、以及一些高端民用领域等都有着广泛应用。然而，当聚醚醚酮材料应用于一些隔热器件上时，其热导率相对较高(0.46W/(m
·
K))，会造成器件热量散失较快，隔热效果不明显。因此，迫切需要研究低导热聚醚醚酮材料，拓展其在隔热材料领域的应用。
[0003]构建泡沫材料是降低材料热导率的理想途径。泡沫材料是由外部骨架和内部的多孔结构组成，其内部形成的大量闭孔结构能有效地增加界面热阻，大大降低材料的热导率。聚醚醚酮作为性能优异的特种高分子材料，过高的熔点(高于340℃)限制了其在泡沫材料制备方面的应用。目前针对聚醚醚酮泡沫材料的研究较少，只有少数取得成功的例子，如：中国专利CN108250669A和CN107177052A以超临界态二氧化碳为发泡剂制备了聚醚醚酮泡沫材料，该法所用设备复杂，操作困难，对技术要求高，工业化难度较大。中国专利CN110527129A使用高温发泡剂和聚醚醚酮的混合物在硫化仪上加热发泡制备了片状聚醚醚酮泡沫材料，其孔径约420μm，此方法制备的泡沫材料孔径较大，力学性能较差，应用前景受到很大限制。因此，研究方法简单，设备要求低、孔径较小的聚醚醚酮泡沫材料非常有意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就在于为了提供一种低导热聚醚醚酮复合材料及其制备方法，本专利技术通过将发泡剂溶解后与聚醚醚酮粉末混合，再经干燥处理获得粉末原料，最后经模压发泡成型制得低导热聚醚醚酮泡沫材料。
[0005]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0006]一种低导热聚醚醚酮复合材料及其制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1，将聚醚醚酮材料粉碎，获得聚醚醚酮材料粉末；
[0008]步骤2，将发泡剂溶解于溶剂中，获得含有发泡剂的溶液；
[0009]步骤3，将成核剂和步骤2得到的含有发泡剂的溶液其加入到步骤1得到的聚醚醚酮材料粉末中，搅拌混合均匀，经烘干获得发泡聚醚醚酮粉末；
[0010]步骤4，将步骤3得到粉末放入模具中，在模压机压制成指定形状，然后加热至预设温度、施加预设压力，待发泡剂产生气体后，迅速卸压、经冷却后得到聚醚醚酮泡沫材料。
[0011]进一步方案为，所述步骤1中，使用物理方法粉碎聚醚醚酮母料获得粉末，包括高
速旋转破碎、气流磨粉碎，所得粉末平均粒径小于300μm。
[0012]进一步方案为，所述步骤2中，溶解发泡剂的溶剂为乙醇、丙醇、二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、石油醚、环己烷、正己烷中一种或几种。
[0013]进一步方案为，所述步骤3中，所用成核剂为二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、炭黑中一种或几种，其颗粒尺寸为纳米或微米级。
[0014]进一步方案为，所述步骤2中，所用发泡剂为光稳定剂UV
‑
2026、光稳定剂UV
‑
622、三肼基均三嗪、光稳定剂UV
‑
3346中的一种或几种。
[0015]进一步方案为，所述步骤3中，发泡聚醚醚酮粉末中聚醚醚酮含量为90
‑
98％(Wt)，成核剂含量为1
‑
5％(Wt)，发泡剂为1
‑
5％(Wt)。
[0016]进一步方案为，所述步骤4中，模具在模压机受热温度在340
‑
420℃，受热时间在5
‑
120min，施加在模具上压力为2
‑
60MPa，卸压后压力0.5
‑
5MPa，冷却温度低于200℃。
[0017]本专利技术另一方面提供了通过上述低导热聚醚醚酮复合材料的制备方法得到的低导热聚醚醚酮复合材料。
[0018]本专利技术再一方面提供了通过上述低导热聚醚醚酮复合材料的制备方法得到的低导热聚醚醚酮复合材料在隔热材料领域的应用。
[0019]本专利技术的有益效果在于：
[0020]本专利技术通过将成核剂、发泡剂溶液加入到聚醚醚酮粉末中，搅拌均匀混合后经烘干获得发泡聚醚醚酮粉末；发泡剂溶液可使发泡剂均匀地分散在聚醚醚酮粉末中，成核剂使泡孔数增多，有利于聚醚醚酮形成孔径较小且数量较多的泡孔；本专利技术制备的聚醚醚酮泡沫材料具有较高的孔隙率，孔隙率达20％
‑
80％；泡孔平均孔径为50
‑
300μm，低的热导率，热导率小于0.2W/(m
·
K)。本专利技术工艺过程简单，便于操作，加工条件温和，易于推广。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要实用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术实施例3制备的聚醚醚酮泡沫材料断面的3d光学显微照片，该聚醚醚酮泡沫材料具有较为均匀泡孔结构，平均孔径大小约为210μm。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。
[0024]实施例1
[0025]使用高速旋转破碎机将聚醚醚酮材料粉碎，获得平均粒径小于150μm粉末；将3g发泡剂(光稳定剂UV
‑
2026)溶解在10g乙醇中，制成溶液，再将此溶液和2g炭黑加入到95g聚醚醚酮粉末中，搅拌均匀后，在80℃下烘干1h后获得发泡粉末，再将其装入模具中，施加10MPa
的压力，然后加热至380℃，保温10min后卸压至1MPa，冷却至200℃以下时，取下样品。
[0026]样品泡孔平均孔径≈200μm，热导率为0.152W/(m
·
K)。
[0027]实施例2
[0028]使用气流粉碎机将聚醚醚酮材料粉碎，获得平均粒径小于100μm粉末；将4g发泡剂(光稳定剂UV
‑
2026)溶解在10g乙酸乙酯中，制成溶液，再将此溶液和2g炭黑加入到94g聚醚醚酮粉末中，搅拌均匀后，在80℃下烘干1h后获得发泡粉末，再将其装入模具中，施加10MPa的压力，然后加热至380℃，保温10min后卸压至1MPa，冷却至200℃以下时，取下样品。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低导热聚醚醚酮复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将聚醚醚酮材料粉碎，获得聚醚醚酮材料粉末；步骤2，将发泡剂溶解于溶剂中，获得含有发泡剂的溶液；步骤3，将成核剂和步骤2得到的含有发泡剂的溶液其加入到步骤1得到的聚醚醚酮材料粉末中，搅拌混合均匀，经烘干获得发泡聚醚醚酮粉末；步骤4，将步骤3得到粉末放入模具中，在模压机压制成指定形状，然后加热至预设温度、施加预设压力，待发泡剂产生气体后，迅速卸压、经冷却后得到聚醚醚酮泡沫材料。2.如权利要求1所述的一种低导热聚醚醚酮复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，使用物理方法粉碎聚醚醚酮母料获得粉末，包括高速旋转破碎、气流磨粉碎，所得粉末平均粒径小于300μm。3.如权利要求1所述的一种低导热聚醚醚酮复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，溶解发泡剂的溶剂为乙醇、丙醇、二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、石油醚、环己烷、正己烷中一种或几种。4.如权利要求1所述的一种低导热聚醚醚酮复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，所用发泡剂为光稳定剂UV
‑
2026、光稳定剂UV
‑
622、三肼基均三嗪、光稳定剂UV
‑
3346中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩咚林，曾显清，汤磊，谢力，周恽鸿，王帅鹏，柴祎迪，谢颖，刘锴，邓永，李永升，邵虹，唐昶宇，
申请(专利权)人：四川中烟工业有限责任公司中物院成都科学技术发展中心，
类型：发明
国别省市：