本发明专利技术涉及塑胶新材料领域，具体涉及一种玄武岩增强LCP复合材料及其制备工艺，玄武岩增强LCP复合材料，包括以下重量份数的组分，LCP 40‑80份、玄武岩纤维12‑30份、耐热剂0.3‑0.9份、偶联剂3‑9份、主抗氧剂3‑6份、辅抗氧剂1‑3份、相容剂1‑5份、润滑剂0.5‑2份、阻燃剂2‑6份、阻燃协效剂1‑3份；所述耐热剂为N,N’‑4,4’‑二苯甲烷双马来酞亚胺。本发明专利技术的玄武岩增强LCP复合材料机械强度高、耐热性好、适用范围广。
Basalt reinforced LCP composite material and preparation process thereof
The invention relates to the field of new plastic materials, in particular to a Xuan Wuyan reinforced LCP composite material and its preparation process, Xuan Wuyan reinforced LCP composite material comprises the following components in parts by weight, LCP 40 80 copies, 30 copies, 12 fiber Xuan Wuyan heat-resistant agent 0.3 0.9 copies, 9 copies of the 3 coupling agent 3, the main antioxidant 6, antioxidant 1 auxiliary 3 copies, 5 copies, 1 compatilizers lubricant 0.5 2 copies, 6 copies, 2 flame retardant flame retardant synergistic agent 1 3; the heat resistant agent is N, N '4,4' two diphenylmethane bismaleimide. The basalt reinforced LCP composite of the invention has high mechanical strength, good heat resistance and wide application range.
【技术实现步骤摘要】
玄武岩增强LCP复合材料及其制备工艺
本专利技术涉及塑胶新材料领域，特别是涉及玄武岩增强LCP复合材料及其制备工艺。
技术介绍
液晶聚合物(LiquidCrystalPolymer，简称LCP)是上世纪50年代发现的一类具有特殊性能的聚合物。LCP是介于固体结晶和液体之间的中间状态聚合物，其分子排列虽然不像固体晶态那样三维有序，但也不是液体那样无序，而是具有一定(一维或二维)的有序性。它是一种新型的高分子材料，在熔融态时一般呈现液晶性。由于LCP具有优异的机械性能、耐热性和化学稳定性,使其具有十分广阔的应用前景。LCP从开发到应用,周期虽然很短,但已经作为一类结构材料在电气元件电子材料、光纤材料等在宇航、电子、通讯以及其他高
中发挥着重要的作用。但在汽车领域，由于汽车零部件对材料的耐热性、导热性和机械强度等要求较高，而现有技术的未经改性的LCP材料，其各项性能仍需进一步提高，如热变形温度高达350℃,明显高于绝大多数热塑性塑料，但汽车内的某些精密零部件，温度高达400℃以上，因此限制了LCP材料在汽车领域的应用。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种机械强度高、耐热性好、适用范围广的玄武岩增强LCP复合材料及其制备工艺。本专利技术所采用的技术方案是：玄武岩增强LCP复合材料，包括以下重量份数的组分，LCP40-80份、玄武岩纤维12-30份、耐热剂0.3-0.9份、偶联剂3-9份、主抗氧剂3-6份、辅抗氧剂1-3份、相容剂1-5份、润滑剂0.5-2份、阻燃剂2-6份、阻燃协效剂1-3份；所述耐热剂为N,N’-4,4’-二苯甲烷双马来酞亚胺。对上述技术方案的进一步改进为，所述玄武岩纤维为长径比为1500的连续纤维。对上述技术方案的进一步改进为，所述玄武岩纤维为20份。对上述技术方案的进一步改进为，所述偶联剂为硅烷类偶联剂；所述主抗氧剂为受阻苯酚、芳香族仲胺和受阻胺中的一种或多种；所述辅抗氧剂为亚磷酸酯；所述相容剂为苯乙烯与马来酸酐的共聚物；所述阻燃剂为十溴二苯乙烷如4010、溴化环氧如CXB-714C和聚合型阻燃剂FR-Emerald1000中的一种或几种的混合物；所述阻燃协效剂为三氧化二锑、无机粉体和超高分子量聚硅氧烷组成的复配物，该复配物中三氧化二锑的重量百分含量为20-80％；所述润滑剂为天然石蜡。玄武岩增强LCP复合材料的制备工艺，包括以下步骤，a.通过偶联剂对玄武岩纤维进行表面改性；b.取步骤a中的经偶联剂处理的玄武岩纤维，取配方量的LCP、耐热剂、主抗氧剂、辅抗氧剂、增韧剂、相容剂、润滑剂、阻燃剂、阻燃协效剂，混合均匀；c.将步骤b中的各组分导入螺杆挤出机内进行挤出得到料条；d.对料条进行水冷、风干处理；e.取步骤d中冷却干燥的料条进行切粒。对上述技术方案的进一步改进为，步骤c中，螺杆挤出机转速为300-350r/min。对上述技术方案的进一步改进为，步骤a中，偶联剂为KH-550。本专利技术的有益效果为：1、一方面，本专利技术主要采用玄武岩纤维来增强LCP强度，LCP为热塑性材料，相对于传统的纤维增强热固性材料，热塑性树脂可回收再利用，且工艺要求低，能休整成型后的制品，耐化学性能好；玄武岩纤维是一种高强、高模的无机矿物纤维，而且耐高温，耐腐蚀等性能优秀，是一种绿色无污染的理想材料，并且，玄武岩纤维抗拉强度突出，玄武岩纤维来能显著增大LCP的抗拉强度，制备的复合材料弯曲强度高、拉伸强度高、冲击强度好且化学性质稳定、便于回收利用。第二方面，本专利技术采用N,N’-4,4’-二苯甲烷双马来酞亚胺(BMI)为耐热剂，由于BMI分子中含有苯环、酞亚胺杂环等结构,可赋予LCP树脂耐热性，进一步改善复合材料的耐热性。第三方面，含有主抗氧剂和辅抗氧剂，通过二者的协同作用来改善复合材料的耐热氧老化能力，防止复合材料在高温下氧化，有利于扩大复合材料的适用范围。第四方面，含有阻燃剂和阻燃协效剂，强化了复合材料的阻燃效果，防止由于温度过高而发生自燃，有利于扩大复合材料的适用范围。第五方面，经测试，采用本专利技术的配方和制备工艺生产制造的复合材料，具有机械强度高、耐热性好、导热性好等优点，适用范围广。2、玄武岩纤维为长径比为1500的连续纤维，在复合材料中，采用连续纤维，使得玄武岩纤维最小保留尺度较大，分散均匀，并且在复合材料内部，连续玄武岩纤维可形成纤维互相缠绕的三维网络结构，使得纤维增强效应更加明显，进一步有利于提高复合材料的机械强度。另外，纤维端部的应力集中点也是裂纹引发点，容易造成应力开裂，从而造成韧性下降。由于连续纤维复合材料样品中的纤维最小保留长度较长，端部数量则会显著减少，从而保持有较好的冲击性能。3、玄武岩纤维为20份，由于复合材料主要靠玄武岩纤维来承受载荷，若玄武岩含量较低，则纤维间会出现较大的交叠，增强效果差，若玄武岩含量高，会导致各组分混合不均匀，LCP无法完全浸泡包裹玄武岩纤维，各组分间相容性较差，只有选用此配方，制备的复合材料，各组分的加入量为最合适的量，玄武岩纤维能在偶联剂、相容剂、润滑剂的作用下，玄武岩纤维能与LCP紧密结合，且玄武岩纤维能均匀稳定的分布于LCP表面，从而最大限度的提高复合材料的机械强度。4、偶联剂为环氧树脂E51和脂环族环氧复配上浆得到的KH-550，由于玄武岩纤维模量较高，LCP树脂把玄武岩纤维粘接起来后作为一个整体来承受载荷，如玄武岩纤维和LCP的界面粘接强度不高，则复合材料的强度增强不明显，因此，本专利技术中加入了偶联剂，通过偶联剂提高玄武岩纤维和LCP之间的粘接强度，有利于提高复合材料整体的抗拉强度。本专利技术中偶联剂选用环氧树脂E51和脂环族环氧复配上浆得到的KH-550，KH-550水解反应后的基团能与玄武岩纤维表面吸水后生产的羟基稳定结合，也能与LCP树脂结合，从而有效提高玄武岩纤维和LCP的界面结合力，进一步有利于提高复合材料的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度。5、主抗氧剂为受阻苯酚、芳香族仲胺和受阻胺中的一种或多种，优选为受阻苯酚、芳香族仲胺和受阻胺三者按质量比为1:1:1复配得到的混合物；所述辅抗氧剂为亚磷酸酯。由于LCP老化是由于热的影响，引发一系列化学反应，使材料分子结构发生变化，分子量下降，LCP氧化反应的机理为，链引发-链增长-链支化-链终止。在LCP制品使用过程中，由于机械应力和热的作用,碳-氢或碳-碳键均裂会形成大分子烷基自由基,高分子与氧气的直接作用也导致形成自由基。然而,无论链引发阶段如何,只要氧存在,所形成的自由基就会与氧反应形成氢过氧化物,氢过氧化物对氧化反应有自动催化作用,进行自动氧化。因此，要改善LCP的抗老化性能，必须及时清除LCP老化过程中形成的各种自由基和氢过氧化物，从而阻止聚合物自动氧化反应的进行。本专利技术中含有主抗氧剂和辅抗氧剂，通过主抗氧化剂和辅抗氧剂的协同作用，阻止LCP链引发-链增长-链支化-链终止等一系列氧化反应的正常进行。本专利技术中，主抗氧剂为受阻苯酚、芳香族仲胺和受阻胺中的一种或多种，主抗氧剂是作用于以氧原子为中心的自由基，终止链终止反应的继续进行，从而阻止自由基和氢过氧化物的生成；辅抗氧剂为预防性抗氧剂，其功能是分解氢过氧化物而不生成自由基，阻止链支化反应的进行，从而阻止LCP氧化反应的顺利进行。6、阻燃剂为十溴二苯本文档来自技高网...
【技术保护点】
玄武岩增强LCP复合材料，其特征在于：包括以下重量份数的组分，LCP 40‑80份、玄武岩纤维12‑30份、耐热剂0.3‑0.9份、偶联剂3‑9份、主抗氧剂3‑6份、辅抗氧剂1‑3份、相容剂1‑5份、润滑剂0.5‑2份、阻燃剂2‑6份、阻燃协效剂1‑3份；所述耐热剂为N,N’‑4,4’‑二苯甲烷双马来酞亚胺。
【技术特征摘要】
1.玄武岩增强LCP复合材料，其特征在于：包括以下重量份数的组分，LCP40-80份、玄武岩纤维12-30份、耐热剂0.3-0.9份、偶联剂3-9份、主抗氧剂3-6份、辅抗氧剂1-3份、相容剂1-5份、润滑剂0.5-2份、阻燃剂2-6份、阻燃协效剂1-3份；所述耐热剂为N,N’-4,4’-二苯甲烷双马来酞亚胺。2.根据权利要求1所述的玄武岩增强LCP复合材料，其特征在于：所述玄武岩纤维为长径比为1500的连续纤维。3.根据权利要求2所述的玄武岩增强LCP复合材料，其特征在于：所述玄武岩纤维为20份。4.根据权利要求3所述的玄武岩增强LCP复合材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷类偶联剂；所述主抗氧剂为受阻苯酚、芳香族仲胺和受阻胺中的一种或多种；所述辅抗氧剂为亚磷酸酯；所述相容剂为苯乙烯与马来酸酐的共聚物；所述阻燃剂为十溴二苯乙烷如4010、溴化环氧如CXB-714C和聚合型阻燃剂F...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺朋波，贺鹏勇，
申请(专利权)人：深圳市华盈新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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