一种防静电PEEK树脂材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种防静电PEEK树脂材料及其制备方法。按质量份数计，该防静电PEEK树脂材料由70‑90份PEEK和10‑30份改性炭黑组成，改性炭黑由炭黑经N‑(苯并环丁烯‑4‑基)马来酰亚胺(或和N‑苯基马来酰亚胺)表面处理获得。本申请采用N‑(苯并环丁烯‑4‑基)马来酰亚胺(或和N‑苯基马来酰亚胺)对炭黑进行表面处理，从而提高炭黑的亲油性和分散性，使得炭黑能够均匀分散在PEEK中，PEEK树脂材料具有优良的断裂伸长率和表面电阻率；由于苯并环丁烯基团具有优异的热稳定性，因此改性炭黑的分解温度均达到450℃以上，在370‑390℃的PEEK加工温度下不会发生热分解。

【技术实现步骤摘要】
一种防静电PEEK树脂材料及其制备方法
本专利技术属于树脂材料领域，具体涉及一种防静电PEEK树脂材料及其制备方法。
技术介绍
聚醚醚酮，英文名称polyetheretherketone(简称PEEK)，它是分子主链中含有链节的线性芳香族高分子化合物。PEEK树脂是一种性能优异的特种工程塑料，与其他特种工程塑料相比具有更多显著优势，比如，耐正高温260℃，机械性能优异，自润滑性好，耐化学品腐蚀，阻燃，耐剥离性，耐磨性，不耐强硝酸、浓硫酸，抗辐射，超强的机械性能，PEEK在航空航天、汽车制造、电子电气、医疗和食品加工等领域得到广泛应用。PEEK树脂材料具有极好的电绝缘性，为满足特殊领域对聚醚醚酮制品具有防静电性能的要求，开发出PEEK防静电棒材或板材。传统工艺通常采用碳纤维或炭黑等导电材料与PEEK材料共混制备防静电PEEK材料，但由于碳纤维的团聚作用，直接将碳纤维或炭黑与PEEK共混会导致整体材料韧性变差，而且团聚导致碳纤维在PEEK基质中分布均匀，最终还会影响到整体材料的表面电阻，降低其防静电性能。在与PEEK共混前先对炭黑等碳纤维材料进行改性是解决上述问题的一个突破口。如申请号为CN201510738521.1的中国专利申请公开了一种抗静电PEEK树脂材料，该抗静电PEEK树脂材料由68-84份PEEK、15-30份短切碳纤维、1-2份碳纳米管制成，其中，碳纳米管经过磺化PEEK表面处理，磺化PEEK的磺化度为70-80，而短切碳纤维则经表面氧化处理(500℃下处理6-8小时)。上述PEEK树脂材料还存在如下缺陷：(1)碳纳米管采用高磺化PEEK进行改性，然而高磺化PEEK的热稳定性较低，在400℃下的重量损失可达到35％，而PEEK的加工温度通常是在370-390℃之间，在进行PEEK加工时高磺化PEEK会被分解，使其对炭黑的表面改性失去作用；(2)短切碳纤维需要在500℃下处理6-8小时实现表面改性，改性条件较为苛刻，对设备要求较高；(3)最终获得的PEEK树脂材料的断裂伸长率只有8.4-11.7％，材料韧性较低表明碳纤维的团聚问题并没有彻底解决，材料中碳纤维的分布仍旧不均匀。
技术实现思路
本申请的专利技术目的是提供一种碳纤维分布均匀、不存在碳纤维团聚且热稳定性高的防静电PEEK树脂材料。未实现上述专利技术目的，本申请的技术方案如下：一种防静电PEEK树脂材料，按质量份数计，由70-90份PEEK和10-30份改性炭黑组成，所述的改性炭黑由炭黑经N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺表面处理获得。本申请采用N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺对炭黑进行表面处理，N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺能够提高炭黑的亲油性和分散性，从而炭黑能够均匀分散在PEEK中，不会出现炭黑团聚体，使得防静电PEEK树脂材料具有优良的断裂伸长率和抗静电性能。并且，N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺具有的苯并环丁烯基团和酰亚胺五元环结构均具有优异的热稳定性，经N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺改性后的改性炭黑的分解温度均达到450℃以上，从而在370-390℃的PEEK加工温度下，改性炭黑仍旧具有优良的热稳定性，不会发生热分解。不仅如此，N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺还具有良好的力学和电气性能，能够进一步提高本申请的防静电PEEK树脂材料的抗静电性能和拉伸强度。作为优选，所述的改性炭黑由炭黑经N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺和N-苯基马来酰亚胺表面处理获得。采用N-苯基马来酰亚胺和N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺同时对炭黑进行改性后，PEEK棒材的性能还能进一步提高，这可能是因为N-苯基马来酰亚胺与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺通过Diels-Alder反应形成的聚合物在接枝或覆盖在炭黑表面后形成的粒子强度更大，分散性进一步提高，进而PEEK棒材能够获得良好的断裂伸长率和表面电阻率。作为优选，按质量份数计，所述的防静电PEEK树脂材料由80-85份PEEK和15-20份改性炭黑组成。本申请还提供了一种所述的防静电PEEK树脂材料的制备方法，该制备方法依次包括以下步骤：(1)制备改性炭黑；本申请提供了两种改性炭黑的制备方法：A和B，其中A方法包括：将炭黑与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺混合，进行Diels-Alder反应，获得经N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺表面处理的改性炭黑；B方法包括：将炭黑、N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺和N-苯基马来酰亚胺混合，进行Diels-Alder反应，获得经N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺和N-苯基马来酰亚胺表面处理的改性炭黑。采用A方法进行炭黑改性时，不仅N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺会与炭黑表面的共轭双烯结构发生Diels-Alder反应，使炭黑表面接枝N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺(通过酰亚胺五元环与共轭双烯聚合成六元环而实现接枝)，提高炭黑的分散性、亲油性和热稳定性；而且N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺单体之间也会发生Diels-Alder反应(N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺单体的苯并环丁烯在高热下开环与另一N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺上的酰亚胺五元环聚合成六元环)，从而N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺能够将炭黑粒子聚成链状或葡萄状或网状的凝聚体，凝聚体中含有多个“N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺+炭黑+N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺”重复单元，两重复单元之间通过各自的N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺实现连接；并且由于N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺的酰亚胺五元环具有空间位阻效应，使得聚合长链不会发生回转和团聚；同一炭黑粒子上还可以接枝更多的N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺，使凝聚体呈葡萄状或网状；这就使得改性炭黑具有极高的结构性，形成不易破坏的空间网络，由于N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺本身即具有良好的力学和电气性能，因此该空间网络中能够形成无数条链式导电结构，赋予PEEK优良的导电性。同样地，采用B方法进行炭黑改性时，不仅炭黑表面能够接枝N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺和N-苯基马来酰亚胺，而且N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺单体之间、N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺单体与N-苯基马来酰亚胺单体之间均能发生Diels-Alder反应，这就使得形成的凝聚体的空间网络中，链式导电结构堆积更为紧密、网络程度更高，在进一步提高炭黑的分散性、亲油性和热稳定性的同时，能够进一步增强抗静电PEEK树脂材料的导电性，赋予其优良的抗静电性能。无论是A方法还是B方法，在进行Diels-Alder反应前，均需要将所述的炭黑置于100-110℃下干燥25h以上，冷却后使用。炭黑具有一定的吸水性，但吸附在炭黑上的水分子会影响后续炭黑与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺或N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺和N-苯基马来酰亚胺的反应，影响对炭黑的表面改性。在采用A方法进行炭黑改性时，N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺与炭黑的质量比为(0.01-30):100；作为优选，N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺与炭黑的质量比为(3-7):100；更优选地，N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防静电PEEK树脂材料，其特征在于，按质量份数计，由70‑90份PEEK和10‑30份改性炭黑组成，所述的改性炭黑由炭黑经N‑(苯并环丁烯‑4‑基)马来酰亚胺表面处理获得。

【技术特征摘要】
1.一种防静电PEEK树脂材料，其特征在于，按质量份数计，由70-90份PEEK和10-30份改性炭黑组成，所述的改性炭黑由炭黑经N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺表面处理获得。2.如权利要求1所述的防静电PEEK树脂材料，其特征在于，所述的改性炭黑的制备方法包括：将炭黑与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺混合，进行Diels-Alder反应，获得经N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺表面处理的改性炭黑。3.如权利要求1所述的防静电PEEK树脂材料，其特征在于，所述的改性炭黑由炭黑经N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺和N-苯基马来酰亚胺表面处理获得。4.如权利要求1所述的防静电PEEK树脂材料，其特征在于，所述的改性炭黑的制备方法包括：将炭黑、N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺和N-苯基马来酰亚胺混合，进行Diels-Alder反应，获得经N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺和N-苯基马来酰亚胺表面处理的改性炭黑。5.如权利要求2或4所述的防静电PEEK树脂材料，其特征在于，进行Diels...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱剑锷，邓赛明，吴晓明，
申请(专利权)人：浙江德清科赛塑料制品有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33