【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料制备，特别是涉及一种高耐热聚芳醚砜组合物及其制备方法。
技术介绍
1、由于复合材料具有轻量化的优势，在商用飞机上使用复合材料能大大减少油耗和维护，并且提高耐腐蚀和抗疲劳性，在火箭发射领域，据推算每减少一公斤重量，就将节省约两万美元的发射成本，高成本的因素，使得质轻的结构材料显得尤为重要。出于航天航空飞行及其安全的考虑所需，作为结构材料应具有高可靠性和稳定性，需要能够应对温度的快速变化，以及广泛的化学物质接触环境，同时该材料还要具有出色抗疲劳性的长使用寿命，以及对破坏性事故具有强大的抵抗能力。
2、鉴于环氧树脂具备优异的力学/热学性能、优良的电气性能、好的耐化学介质性能、优良的耐候性能以及优良的工艺性能等，长期以来一直是航天航空复合材料树脂基体的主体；但是环氧树脂也存在一些弊端，耐冲击损伤能力差，且耐热性较低(<170℃)，在湿热环境下力学性能下降明显。
3、基于调研，现有专利cn108084655a公开了一种耐低温环氧树脂材料及制备方法，所述材料由环氧树脂、杂萘联苯聚芳醚砜、石墨烯和固化剂组成，通过优化组合物的固化连续相结构，从而使环氧树脂复合材料具有良好的超低温韧性；专利文献cn104245779a公开了一种新的聚(芳醚)增韧的环氧树脂组合物，然后可以将所述环氧树脂组合物有效地添加到纤维或织物增强件以便提供预浸料，然后可以使用热压或非热压方法模制出产品；上述公开专利存在的缺点是机械性能和耐高温性能仍不足，并且是以环氧树脂为基体无法直接注塑，加工性局限。
4、聚芳醚
技术实现思路
1、本专利技术主要解决的技术问题是提供一种高耐热的聚芳醚砜组合物，该组合物可以克服热塑性材料的局限性，在超过聚芳醚砜玻璃化转变温度的场景下仍能保持结构稳定不会变形和熔化，相对于环氧树脂组合物展示出更好的机械强度，并且可以使用注塑加工的方法进行制造。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种高耐热聚芳醚砜组合物，其组分包括：聚芳醚砜、环氧树脂、固化剂、含磷酚醛、增强剂和金属氧化物；
3、针对上述组分，其重量百分比的范围限定为：聚芳醚砜40.0～70.0wt％；环氧树脂5.0～20.0wt％；固化剂0.2～1.0wt％；含磷酚醛3.0～10.0wt％；增强剂o～50.0wt％；金属氧化物0.1～2.0wt％，其中所有组分的含量之和为100wt％。
4、优选的，本专利技术中聚芳醚砜包括具有式(1)结构的聚亚苯基砜ppsu、具有式(2)结构的聚砜psu和具有式(3)结构的聚醚砜pes，其中式(1)、式(2)和式(3)的结构分别如下：
5、
6、根据上述技术方案，本专利技术创新性的选用聚芳醚砜作为基材，其是为分子主链上含有砜基和芳环结构的非结晶性琥珀色透明高分子化合物，结构式如下所示：
7、
8、上述结构式中r1、r2表示含有芳香环的基团；本专利技术中ppsu的优选具体例，可以使用索尔维公司生产的radel r-5000nt，具有220℃的玻璃化转变温度；本专利技术中psu的优选具体例，可以使用巴斯夫公司生产的ultrason s 2010，具有187℃的玻璃化转变温度；本专利技术中pes的优选具体例，可以使用巴斯夫公司生产的ultrason e 2010，具有225℃的玻璃化转变温度。
9、优选的，所述环氧树脂为分子中具有两个以上缩水甘油基的化合物。
10、优选的，所述环氧树脂选自脂环族环氧树脂和丙烯酸酯改性环氧树脂中的一种或者两种的混合物；
11、根据上述技术方案，关于环氧树脂，为分子中含有两个以上环氧基团的化合物，环氧基团可以位于分子链的末端，中间或成为环状结构；本专利技术所选用的环氧树脂可以适当使用通过环氧氯丙烷与双酚类等多元酚类或多元醇在碱性催化剂(通常用氢氧化钠)作用下缩合而得到的物质；本专利技术中关于脂环族环氧树脂的优选具体例，可以使用大赛璐公司生产的celloxide 3150，结构式如下：
12、
13、关于上述丙烯酸酯改性环氧树脂的优选具体例，可以使用大赛璐公司生产的cyclomer m100，结构式如下：
14、
15、按照上述本专利技术的设计，环氧树脂的缩水甘油基与具有羟基(-oh)端基的聚芳醚砜，可反应形成交联的互穿聚合物网络(ipn)，互穿聚合物网络(ipn)的形成让聚芳醚砜和环氧树脂在分子水平上达到″分子协同″的效应，并兼具两种聚合物优异的性能。
16、优选的，本专利技术中使用的固化剂是一种电子束交联的交联助剂，所述固化剂为具有式(4)结构的三甲代烯丙基异氰酸酯或具有式(5)结构的三烯丙基异三聚氰酸酯中的一种，其中式(4)和式(5)的结构分别如下：
17、
18、优选的，本专利技术中使用的含磷酚醛，用于提升组合物的抗火性能，所述含磷酚醛包括dopo改性酚醛环氧树脂、dopo-hq改性酚醛环氧树脂或不含dopo的磷改性甲酚醛环氧树脂中一种或两种以上的组合，其中dopo为9，10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧化物，结构式如下(6)；dopo-hq为10-(2、5-二羟基苯基)-9，10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧化物，结构式如下(7)：
19、
20、根据上述技术方案，上述dopo改性酚醛环氧树脂的优选具体例，可以使用由shin-a公司生产的sen-0231mpm75，其技术指标为：酚醛含量75wt％，磷含量3.1wt％，环氧当量320～360g/eq；上述dopo-hq改性酚醛环氧树脂的优选具体例，可以使用由shin-a公司生产的sen-250mpm80，其技术指标为：酚醛含量80wt％，磷含量2.0wt％，环氧当量240～270g/eq；上述不含dopo的磷改性甲酚醛环氧树脂的优选具体例，可以使用由shin-a公司生产的zcp-250m75，其技术指标为：酚醛含量75wt％，磷含量2.5wt％，环氧当量240～280g/eq。
21、优选的，本专利技术中增强剂选用玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维中的一种。
22、优选的，本专利技术中使用的金属氧化物，选自氧化锌、氧化镁、氧化铝和氧化铜中的一种或两种以上的混合物，优选氧化锌，旨在组合物中起到安定加工提供稳定的加工环境，防止聚芳醚砜在高温注塑时发生交联，影响加工稳定性。
23、为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种高耐热聚芳醚砜组合物的制备方法，其是利用单螺杆或者双螺杆挤出机进行共混加工，在挤出本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高耐热聚芳醚砜组合物，其特征在于，包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的一种高耐热聚芳醚砜组合物，其特征在于：所述聚芳醚砜包括具有式(1)结构的聚亚苯基砜PPSU、具有式(2)结构的聚砜PSU和具有式(3)结构的聚醚砜PES，其中式(1)、式(2)和式(3)的结构分别如下：
3.根据权利要求1所述的一种高耐热聚芳醚砜组合物，其特征在于：所述环氧树脂为分子中具有两个以上缩水甘油基的化合物。
4.根据权利要求3所述的一种高耐热聚芳醚砜组合物，其特征在于：所述环氧树脂选自脂环族环氧树脂和丙烯酸酯改性环氧树脂中的一种或者两种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种高耐热聚芳醚砜组合物，其特征在于：所述固化剂为具有式(4)结构的三甲代烯丙基异氰酸酯或具有式(5)结构的三烯丙基异三聚氰酸酯中的一种，其中式(4)和式(5)的结构分别如下：
6.根据权利要求1所述的一种高耐热聚芳醚砜组合物，其特征在于：所述含磷酚醛包括DOPO改性酚醛环氧树脂、DOPO-HQ改性酚醛环氧树脂或不含DOPO的磷改性甲酚醛环氧树脂中一种或两种以上的
7.根据权利要求1所述的一种高耐热聚芳醚砜组合物，其特征在于：所述增强剂为玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种高耐热聚芳醚砜组合物，其特征在于：所述金属氧化物为氧化锌、氧化镁、氧化铝和氧化铜中的一种或两种以上的混合物。
9.一种如权利要求1～8任意一项所述的高耐热聚芳醚砜组合物的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
10.根据权利要求9所述的一种高耐热聚芳醚砜组合物的制备方法，其特征在于：上述第(1)步中挤出机的长径比L/D介于32～52，加工温度设置介于300～350℃，螺杆转速设置介于200～500rpm；上述第(3)步中增压排气的压力范围为30～70cm/Hg；上述第(6)步中的注塑温度介于340～390℃，模具温度介于140～180℃，注塑压力介于3.50～12.5MPa；上述第(7)步中的辐照强度介于50～300kGy，辐照时间20～120min。
...【技术特征摘要】
1.一种高耐热聚芳醚砜组合物，其特征在于，包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的一种高耐热聚芳醚砜组合物，其特征在于：所述聚芳醚砜包括具有式(1)结构的聚亚苯基砜ppsu、具有式(2)结构的聚砜psu和具有式(3)结构的聚醚砜pes，其中式(1)、式(2)和式(3)的结构分别如下：
3.根据权利要求1所述的一种高耐热聚芳醚砜组合物，其特征在于：所述环氧树脂为分子中具有两个以上缩水甘油基的化合物。
4.根据权利要求3所述的一种高耐热聚芳醚砜组合物，其特征在于：所述环氧树脂选自脂环族环氧树脂和丙烯酸酯改性环氧树脂中的一种或者两种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种高耐热聚芳醚砜组合物，其特征在于：所述固化剂为具有式(4)结构的三甲代烯丙基异氰酸酯或具有式(5)结构的三烯丙基异三聚氰酸酯中的一种，其中式(4)和式(5)的结构分别如下：
6.根据权利要求1所述的一种高耐热聚芳醚砜组合物，其特征在于：所述含磷酚醛包括dopo改性酚醛环氧树脂、dopo-hq改性酚醛环氧树脂或不含do...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄飞，丁玲玲，刘道龙，
申请(专利权)人：安特普工程塑料苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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