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一种耐磨氯化聚醚 复合材料及其制备方法

阅读：481发布：2024-02-16

专利汇可以提供一种耐磨氯化聚醚复合材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种耐磨氯化聚醚复合材料及其制备方法，包括以下重量份原材料制备得到：5-10份的纳米陶瓷颗粒、4-8份的改性剂、10-15份的聚苯乙烯、55-75份的氯化聚醚、0.3-0.8份的偶联剂、0.1-0.3份的交联剂；本发明将经过针对性改性处理的纳米陶瓷颗粒与氯化聚醚进行复合，并使纳米陶瓷颗粒均匀分散在氯化聚醚体系中，得到的耐磨氯化聚醚复合材料耐磨性能优异，有利于氯化聚醚在更多领域中的应用。，下面是一种耐磨氯化聚醚复合材料及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种耐磨氯化聚醚复合材料，其特征在于，包括以下重量份原材料制备得到：5-10份的纳米陶瓷颗粒、4-8份的改性剂、10-15份的聚苯乙烯、55-75份的氯化聚醚、0.3-0.8份的偶联剂、0.1-0.3份的交联剂；所述改性剂为聚二甲基硅氧烷与聚偏氟乙烯组成的混合物；
所述偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷偶联剂，所述交联剂为间氯过氧苯甲酸；所述聚苯乙烯的聚合度为100-300；所述氯化聚醚聚合度为600-1200。
2.根据权利要求1所述的耐磨氯化聚醚复合材料，其特征在于，所述改性剂中聚二甲基硅氧烷与聚偏氟乙烯的物质的量之比为1︰1。
3.根据权利要求1所述的耐磨氯化聚醚复合材料，其特征在于，所述聚苯乙烯的聚合度为150-230。
4.根据权利要求3所述的耐磨氯化聚醚复合材料，其特征在于，所述聚苯乙烯的聚合度为200。
5.根据权利要求1所述的耐磨氯化聚醚复合材料，其特征在于，所述氯化聚醚聚合度为
800-1100。
6.根据权利要求5所述的耐磨氯化聚醚复合材料，其特征在于，所述氯化聚醚聚合度为
1000。
7.一种如权利要求1-6所述耐磨氯化聚醚复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将纳米陶瓷颗粒用偶联剂进行处理；
（2）将经过偶联剂处理的纳米陶瓷颗粒用改性剂进行包覆处理；
（3）将包覆后的纳米陶瓷颗粒与氯化聚醚混合均匀后在电场中进行复合处理，得到混合料；
（4）将混合料与聚苯乙烯、交联剂混合均匀后在进行复合处理，得到耐磨氯化聚醚复合材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中电场强度为0.5-2kv/m。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中电场强度为0.8-1.5kv/m。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中电场为电场方向不变的平行电场。

说明书全文

一种耐磨氯化聚醚复合材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及改性材料领域，具体涉及一种耐磨氯化聚醚复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 氯化聚醚化学名称为聚3,3'-双(氯甲基)丁氧环，是由3,3'-双(氯甲基)丁氧环单体在催化剂存在下开环聚合制得。氯化聚醚具有较高的耐热性，耐化学腐蚀性和耐磨性，且吸水性小，机械性能高，其制品广泛应用于机械、电子，化工、医疗器械、日用器具、办公用具等方面。

[0003] 随着人们对材料耐磨性能要求的不断提高，未经耐磨改性的氯化聚醚已难以满足需求，因而，对氯化聚醚进行耐磨改性成为必要。现今对氯化聚醚的耐磨改性处理方法种类繁多，改性效果也很好，尤其是随着纳米材料的出现和应用，氯化聚醚的耐磨性增加效果显著，使氯化聚醚能在更多领域大量使用，但也存在不足。纳米材料虽然具有耐磨增强效果好，添加量小的优点，但也存在分散困难，成本高等缺陷。在进行耐磨改性过程中，纳米材料分散不均会影响其耐磨效果，得到的改性材料耐磨性偏低，对改性材料的生产和应用造成不利影响。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有氯化聚醚复合材料耐磨性不足的缺陷，提供一种耐磨氯化聚醚复合材料及其制备方法；本发明将经过针对性改性处理的纳米陶瓷颗粒与氯化聚醚进行复合，并使纳米陶瓷颗粒均匀分散在氯化聚醚体系中，得到的氯化聚醚复合材料耐磨性能优异，有利于氯化聚醚在更多领域中的应用。

[0005] 为了实现上述发明目的，本发明提供了一种耐磨氯化聚醚复合材料，包括以下重量份原材料制备得到：5-10份的纳米陶瓷颗粒、4-8份的改性剂、10-15份的聚苯乙烯、55-75份的氯化聚醚、0.3-0.8份的偶联剂、0.1-0.3份的交联剂。

[0006] 上述一种耐磨氯化聚醚复合材料，根据纳米陶瓷颗粒和交联能增加树脂材料耐磨性的基本原理，不仅通过针对性的筛选改性剂、偶联剂和交联剂的种类，来提高纳米陶瓷颗粒与氯化聚醚之间的相容性，并使纳米陶瓷颗粒在氯化聚醚中分散更均匀，使纳米陶瓷颗粒对氯化聚醚的耐磨性增强作用更好，还通过控制氯化聚醚的聚合度来使改性后的氯化聚醚复合材料在耐磨性与加工性之间达到最佳平衡关系，从而使得到的氯化聚醚复合材料在具有优异的耐磨性的条件下，也具有优异的加工性，使其可以在更多领域中得到应用。

[0007] 上述一种耐磨氯化聚醚复合材料，其中，所述的纳米陶瓷颗粒粒径为10-80nm；纳米陶瓷颗粒粒径越小，分散性越差，纳米陶瓷颗粒粒径越大，对氯化聚醚的耐磨增强作用越差；优选的，所述的纳米陶瓷颗粒粒径为30-50nm；最优选的，所述的纳米陶瓷颗粒粒径为40nm。

[0008] 其中，优选的，所述的纳米陶瓷颗粒为纳米氧化硅陶瓷、纳米氮化硅陶瓷、纳米碳化硅陶瓷中的一种或多种；优选的纳米陶瓷颗粒在多种原料的作用下，与氯化聚醚的相容性更好，对氯化聚醚复合材料的耐磨性增强作用最佳。

[0009] 上述一种耐磨氯化聚醚复合材料，其中，所述的改性剂为聚二甲基硅氧烷与聚偏氟乙烯组成的混合物；所述的改性剂既能改善纳米陶瓷颗粒与氯化聚醚的相容性，又能在纳米陶瓷颗粒表面形成极性基团，利于分散；优选的，所述的改性剂中聚二甲基硅氧烷与聚偏氟乙烯的物质的量之比为1︰1。

[0010] 上述一种耐磨氯化聚醚复合材料，其中，聚苯乙烯的聚合度越大，则交联后耐磨氯化聚醚复合材料的耐磨性越差，加工性越好，聚苯乙烯的聚合物越小，则交联后耐磨氯化聚醚复合材料的耐磨性越好，加工性越差，因此，选择合理的聚苯乙烯聚合度，是平衡耐磨性和加工性的重要手段。所述的聚苯乙烯的聚合度为100-300；优选的，所述的聚苯乙烯的聚合度为150-230；最优的，所述的聚苯乙烯的聚合度为200；通过优选，得到的氯化聚醚复合材料既具有优异的耐磨性，也具有较好的加工性，适合。

[0011] 其中，所述的氯化聚醚聚合度为600-1200；优选的，所述氯化聚醚的聚合度为800-1100；最优选的，所述的氯化聚醚的聚合度为1000；通过优选，得到的氯化聚醚复合材料既具有优异的耐磨性，也具有较好的加工性。

[0012] 上述一种耐磨氯化聚醚复合材料，其中，所述的偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷偶联剂；异丁基三乙氧基硅能增加纳米陶瓷颗粒与氯化聚醚以及改性剂之间的相容性，提高耐磨氯化聚醚复合材料的性能。

[0013] 其中，所述的交联剂为间氯过氧苯甲酸，该交联剂能将两种不同聚合度的聚合物原材料适当交联，对提高氯化聚醚复合材料的耐磨性具有促进作用。

[0014] 上述一种耐磨氯化聚醚复合材料，其中，其原材料还包括分散剂、增塑剂、抗静电剂、染色剂、増亮剂中的一种或多种助剂；上述的助剂能提高耐磨氯化聚醚复合材料的加工性，增加其功能性等作用，从而增加其适用性。

[0015] 为了实现上述发明目的，进一步的，本发明还提供了一种耐磨氯化聚醚复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将纳米陶瓷颗粒用偶联剂进行处理；
（2）将经过偶联剂处理的纳米陶瓷颗粒用改性剂进行包覆处理；
（3）将包覆后的纳米陶瓷颗粒与氯化聚醚混合均匀后在电场中进行复合处理，得到混合料；
（4）将混合料与聚苯乙烯、交联剂混合均匀后在进行复合处理，得到耐磨氯化聚醚复合材料。

[0016] 一种耐磨氯化聚醚复合材料的制备方法，先用偶联剂对纳米陶瓷颗粒进行偶联处理，增加纳米陶瓷颗粒与改性剂、氯化聚醚的相容性；再用改性剂对纳米陶瓷颗粒进行改性处理，并在其表面形成极性基团；最后利用外电场使纳米陶瓷颗粒表面和氯化聚醚链中的极性基团极化，带电，通过电荷间的相斥或相吸的原理，使纳米陶瓷颗粒均匀分散的同时，也能与氯化聚醚链上的极性基团键接，从而使纳米陶瓷颗粒的耐磨增强效果得到最大程度的体现，使得到的改性氯化聚醚耐磨性显著提高；该制备方法简单可靠，适合用于耐磨氯化聚醚复合材料的大规模、工业化生产。

[0017] 上述一种耐磨氯化聚醚复合材料的制备方法，其中，优选的，步骤1进行偶联处理过程中可采用超声波辅助；通过超声波的高速震荡，使纳米陶瓷颗粒分散性更好，且对偶联处理具有促进作用。

[0018] 上述一种耐磨氯化聚醚复合材料的制备方法，其中，步骤3中所述的电场能对基团产生极化作用，使基团带电，从而能促进纳米陶瓷颗粒的分散和键接作用，提高改性氯化聚醚的耐磨性。

[0019] 优选的，所述的电场强度为0.5-2kv/m；电场强度过小，极化效果弱，对纳米陶瓷颗粒的分散效果差；电场强度过大，极化效果太强，分子间作用力太大，分子链产生定向移动，对分子链的排列和键接产生影响，可能降低耐磨氯化聚醚复合材料的性能；最优选的，所述的电场强度为0.8-1.5kv/m。

[0020] 其中，优选的，所述的电场为电场方向不变的平行电场；电场方向不变的平行电场对极性基团的极化效果最好，基团间作用力稳定，对纳米陶瓷颗粒的分散和键接的促进作用效果最佳。

[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果：1、本发明耐磨氯化聚醚复合材料针对性的筛选改性剂、偶联剂和交联剂的种类，使纳米陶瓷颗粒与氯化聚醚之间的相容性更好，在氯化聚醚中的分散性更好，纳米陶瓷颗粒对氯化聚醚的耐磨性增强作用更好。

[0022] 2、本发明耐磨氯化聚醚复合材料通过控制氯化聚醚和聚苯乙烯的聚合度来使改性后的氯化聚醚复合材料在耐磨性与加工性之间达到最佳平衡关系，使得到的氯化聚醚复合材料在具有优异的耐磨性的条件下，也具有优异的加工性。

[0023] 3、本发明耐磨氯化聚醚复合材料的制备方法，利用外电场的极化作用，能促进纳米陶瓷颗粒在氯化聚醚体系中的分散和键接，纳米陶瓷颗粒的耐磨增强效果更好，得到的氯化聚醚复合材料的耐磨性更高。

[0024] 4、本发明耐磨氯化聚醚复合材料的制备方法简单、可靠，适合耐磨氯化聚醚复合材料的大规模、工业化生产。

具体实施方式

[0025] 下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

[0026] 实施例1（1）将8份的纳米氮化硅陶瓷颗粒用0.5份的异丁基三乙氧基硅烷进行处理；
（2）将经过偶联剂处理的纳米氮化硅陶瓷颗粒用3份的聚二甲基硅氧烷与3份的聚偏氟乙烯进行包覆处理；
（3）将包覆后的纳米氮化硅陶瓷颗粒与65份的聚合度为900的氯化聚醚混合均匀后在电场强度为1.2kv/m的电场方向不变的平行电场中进行挤出，得到混合料；
（4）将步骤3得到的混合料与12份的聚合度为200的聚苯乙烯、0.2份间氯过氧苯甲酸混合均匀后进行挤出，得到耐磨氯化聚醚复合材料。

[0027] 实施例2（1）将5份的纳米氮化硅陶瓷颗粒用0.3份的异丁基三乙氧基硅烷进行处理；
（2）将经过偶联剂处理的纳米氮化硅陶瓷颗粒用2份的聚二甲基硅氧烷与2份的聚偏氟乙烯进行包覆处理；
（3）将包覆后的纳米氮化硅陶瓷颗粒与55份的聚合度为1200的氯化聚醚混合均匀后在在电场强度为2.0kv/m的电场中进行挤出，得到混合料；
（4）将步骤3得到的混合料与10份的聚合度为300的聚苯乙烯、0.3份间氯过氧苯甲酸混合均匀后进行挤出，得到耐磨氯化聚醚复合材料。

[0028] 实施例3（1）将10份的纳米氮化硅陶瓷颗粒用0.8份的异丁基三乙氧基硅烷进行处理；
（2）将经过偶联剂处理的纳米氮化硅陶瓷颗粒用4份的聚二甲基硅氧烷与4份的聚偏氟乙烯进行包覆处理；
（3）将包覆后的纳米氮化硅陶瓷颗粒与75份的聚合度为600的氯化聚醚混合均匀后在在电场强度为0.5kv/m的电场方向不变的平行电场中进行挤出，得到混合料；
（4）将步骤3得到的混合料与15份的聚合度为100的聚苯乙烯、0.1份间氯过氧苯甲酸混合均匀后进行挤出，得到耐磨氯化聚醚复合材料。

[0029] 对比例1（1）将8份的纳米氮化硅陶瓷颗粒用0.5份的异丁基三乙氧基硅烷进行处理；
（2）将经过偶联剂处理的纳米氮化硅陶瓷颗粒与6份的分散剂、65份的聚合度为900的氯化聚醚混合均匀后在电场强度为1.2kv/m的电场方向不变的平行电场中进行挤出，得到混合料；
（3）将步骤2得到的混合料与12份的聚合度为200的聚苯乙烯、0.2份间氯过氧苯甲酸混合均匀后进行挤出，得到氯化聚醚复合材料。

[0030] 对比例2（1）将8份的纳米氮化硅陶瓷颗粒用0.5份的异丁基三乙氧基硅烷进行处理；
（2）将经过偶联剂处理的纳米氮化硅陶瓷颗粒用3份的聚二甲基硅氧烷与3份的聚偏氟乙烯进行包覆处理；
（3）将包覆后的纳米氮化硅陶瓷颗粒与65份的聚合度为900的氯化聚醚、12份的聚合度为200的聚苯乙烯、0.2份间氯过氧苯甲酸混合均匀后进行挤出，得到氯化聚醚复合材料。

[0031] 对比例3（1）将8份的纳米氮化硅陶瓷颗粒用0.5份的异丁基三乙氧基硅烷进行处理；
（2）将经过偶联剂处理的纳米氮化硅陶瓷颗粒用3份的聚苯烯酸与3份的聚偏氟乙烯进行包覆处理；
（3）将包覆后的纳米氮化硅陶瓷颗粒与65份的聚合度为900的氯化聚醚混合均匀后在电场强度为1.2kv/m的电场方向不变的平行电场中进行挤出，得到混合料；
（4）将步骤3得到的混合料与12份的聚合度为200的聚苯乙烯、0.2份间氯过氧苯甲酸混合均匀后进行挤出，得到氯化聚醚复合材料。

[0032] 对比例4（1）将8份的纳米氮化硅陶瓷颗粒用0.5份的异丁基三乙氧基硅烷进行处理；
（2）将经过偶联剂处理的纳米氮化硅陶瓷颗粒用3份的聚二甲基硅氧烷与3份的聚偏氟乙烯进行包覆处理；
（3）将包覆后的纳米氮化硅陶瓷颗粒与12份的聚合度为200的聚苯乙烯、0.2份间氯过氧苯甲酸、65份的聚合度为900的氯化聚醚混合均匀后在电场强度为1.2kv/m的电场方向不变的平行电场中进行挤出，得到氯化聚醚复合材料。

[0033] 对比例5（1）将8份的纳米氮化硅陶瓷颗粒用0.5份的异丁基三乙氧基硅烷进行处理；
（2）将经过偶联剂处理的纳米氮化硅陶瓷颗粒用3份的聚二甲基硅氧烷与3份的聚偏氟乙烯进行包覆处理；
（3）将包覆后的纳米氮化硅陶瓷颗粒与65份的聚合度为500的氯化聚醚混合均匀后在电场强度为1.2kv/m的电场方向不变的平行电场中进行挤出，得到混合料；
（4）将步骤3得到的混合料与12份的聚合度为80的聚苯乙烯、0.2份间氯过氧苯甲酸混合均匀后进行挤出，得到氯化聚醚复合材料。

[0034] 将上述实施例1-3和对比例1-5中的氯化聚醚复合材料，进行性能检测（耐磨性能测试：按GB3960-1983标准测试，实验力为200N，转速为200r/min，磨损时间为2h。），记录数据如下：性能磨损量（g）加工性
实施例1 0.013 ++++
实施例2 0.015 ++++
实施例3 0.014 ++++
对比例1 0.028 ++++
对比例2 0.026 ++++
对比例3 0.025 ++++
对比例4 0.021 ++++
对比例5 0.012 ++
氯化聚醚 0.034 +++++
注：“+”越多，说明性能越好。

[0035] 对上述实验数据分析可知，实施例1-3中制备得到的本发明耐磨氯化聚醚复合材料，纳米陶瓷颗粒分散均匀，与氯化聚醚的相容性好，复合材料耐磨性好，加工性好；而对比例1中，未使用改性剂对纳米陶瓷颗粒进行改性处理，尽管加入了分散剂，但纳米陶瓷颗粒分散效果差，与氯化聚醚的相容性差，氯化聚醚复合材料的耐磨性显著降低；对比例2中未在电场中进行复合处理，纳米陶瓷颗粒分散效果差，氯化聚醚复合材料的耐磨性显著降低；对比例3中改性剂不是本申请所规定的，纳米陶瓷颗粒分散效果差，氯化聚醚复合材料的耐磨性显著降低；对比例4中交联反应同样在电场中进行，电场对交联反应产生不利影响，使得到的氯化聚醚复合材料的耐磨性降低；对比例5中使用的氯化聚醚和聚苯乙烯聚合度过小，复合后虽然耐磨性有所增加，但其加工性显著降低，不利于耐磨氯化聚醚复合材料的应用。

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