聚醚酰亚胺-凹凸棒石-碳纤维杂化材料及其制备方法、改性UHMWPE及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚醚酰亚胺

【技术实现步骤摘要】
聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维杂化材料及其制备方法、改性UHMWPE及其制备方法


[0001]本专利技术涉及固体润滑材料
，尤其涉及一种聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维杂化材料及其制备方法、改性UHMWPE及其制备方法。

技术介绍

[0002]碳纤维增强聚合物复合材料具有优异的力学性能，尤其在汽车、航天、电气设备等领域内发挥着重要作用。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作为一种具有优异生物相容性、化学稳定性、良好的耐磨性和低摩擦的热塑性工程塑料，经碳纤维填充改性后，可提高其弹性模量和屈服强度。但在摩擦过程中刚性碳纤维与金属对偶表面硬质凸起之间的接触应力增大，摩擦副之间的运动阻力增大，导致摩擦系数增大，复合材料减摩性能降低。此外，UHMWPE 为非极性材料，而碳纤维又有一定的化学惰性，表现出了与UHMWPE基体的低粘附性，而碳纤维与基体之间结合力的薄弱易导致材料受损，因此提高碳纤维与UHMWPE基体之间的界面性能对提高复合材料整体性能至关重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维杂化材料及其制备方法、改性UHMWPE及其制备方法，本专利技术制备的聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维杂化材料与UHMWPE基体之间界面结合良好，将聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维杂化材料用于UHMWPE的改性，得到的改性UHMWPE具有优异的减摩耐磨性能。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维杂化材料的制备方法，包括以下步骤：将聚醚酰亚胺溶解于N,N
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二甲基甲酰胺中，得到聚醚酰亚胺溶液；
[0006]将所述聚醚酰亚胺溶液与凹凸棒石混合，得到聚醚酰亚胺功能化凹凸棒石悬浮液；
[0007]将所述聚醚酰亚胺功能化凹凸棒石悬浮液和酸化碳纤维混合，进行酰胺化反应，固液分离后，得到聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维杂化材料。
[0008]优选的，将所述聚醚酰亚胺溶液与凹凸棒石混合前，还包括对所述凹凸棒石进行纯化；所述纯化包括：将凹凸棒石与水混合，得到悬浮液；调整所述悬浮液的pH值为9～11，将调整pH值后的悬浮液依次进行陈化和搅拌分散，固液分离后对所得固体进行干燥和研磨，得到纯化凹凸棒石。
[0009]优选的，所述聚醚酰亚胺和N,N
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二甲基甲酰胺的用量比为1g:(150～300) mL；所述凹凸棒石与聚醚酰亚胺溶液的用量比为1g:(200～300)mL。
[0010]优选的，所述酸化碳纤维和聚醚酰亚胺功能化凹凸棒石悬浮液的用量比为1g:(40～60)mL。
[0011]优选的，所述酰胺化反应在水浴条件下进行，所述酰胺化反应的温度为 30～50
℃，时间为2～4h。
[0012]本专利技术提供了上述方案所述制备方法制备得到的聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维杂化材料。
[0013]本专利技术提供了一种改性UHMWPE，包括聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维杂化材料和UHMWPE。
[0014]优选的，所述改性UHMWPE中聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维的含量为 5～20wt％。
[0015]本专利技术提供了上述方案所述改性UHMWPE的制备方法，包括以下步骤：将UHMWPE和聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维混合，得到混合物料；将所述混合物料进行热压烧结，脱模后，得到改性UHMWPE。
[0016]优选的，所述热压烧结的温度为200～220℃，压力为8～15MPa，保温保压时间为30～50min。
[0017]本专利技术提供了一种聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维杂化材料的制备方法，包括以下步骤：将聚醚酰亚胺溶解于N,N
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二甲基甲酰胺中，得到聚醚酰亚胺溶液；将所述聚醚酰亚胺溶液与凹凸棒石混合，得到聚醚酰亚胺功能化凹凸棒石悬浮液；将所述聚醚酰亚胺功能化凹凸棒石悬浮液和酸化碳纤维混合，进行酰胺化反应，固液分离后，得到聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维杂化材料。
[0018]本专利技术在碳纤维表面原位接枝一层聚醚酰亚胺功能化凹凸棒石，能够有效增加碳纤维表面粗糙度和反应活性，改善了碳纤维与UHMWPE之间的润湿性和化学作用，并且修饰过程温和，不会造成纤维结构与强度的破坏，将本专利技术所述聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维杂化材料对UHMWPE进行填充改性，碳纤维与UHMWPE基体之间界面结合良好的同时，碳纤维起到增强作用，可以有效分散载荷，降低磨损；与具有减摩效果的凹凸棒石通过聚醚酰亚胺结合后，在降低UHMWPE摩擦系数与磨损率方面具有协同效应，因此得到的改性UHMWPE具有优异的减摩耐磨性能，可作为固体润滑材料。
附图说明
[0019]图1为UHMWPE及实施例1～3和对比例1～2的邵氏硬度及压缩强度柱状图；
[0020]图2所示为UHMWPE及实施例1～3和对比例1～2的拉伸断面形貌图；
[0021]图3为UHMWPE及其实施例1～3和对比例1～2的摩擦系数及磨损率。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供了一种聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维杂化材料的制备方法，包括以下步骤：
[0023]将聚醚酰亚胺溶解于N,N
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二甲基甲酰胺中，得到聚醚酰亚胺溶液；
[0024]将所述聚醚酰亚胺溶液与凹凸棒石混合，得到聚醚酰亚胺功能化凹凸棒石悬浮液；
[0025]将所述聚醚酰亚胺功能化凹凸棒石悬浮液和酸化碳纤维混合，进行酰胺化反应，固液分离后，得到聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维杂化材料。
[0026]在本专利技术中，未经特殊说明，所用原料均为本领域熟知的市售商品。
[0027]本专利技术将聚醚酰亚胺溶解于N,N
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二甲基甲酰胺中，得到聚醚酰亚胺溶液。在本发
明中，所述聚醚酰亚胺和N,N
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二甲基甲酰胺的用量比优选为1g: (150～300)mL，更优选为1g:(200～250)mL。本专利技术采用N,N
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二甲基甲酰胺既能将分子链较长的聚醚酰亚胺分子溶解，同时又不会对碳纤维和凹凸棒石造成破坏。本专利技术对所述溶解的过程没有特殊要求，采用本领域熟知的溶解过程即可。
[0028]得到聚醚酰亚胺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维杂化材料的制备方法，包括以下步骤：将聚醚酰亚胺溶解于N,N
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二甲基甲酰胺中，得到聚醚酰亚胺溶液；将所述聚醚酰亚胺溶液与凹凸棒石混合，得到聚醚酰亚胺功能化凹凸棒石悬浮液；将所述聚醚酰亚胺功能化凹凸棒石悬浮液和酸化碳纤维混合，进行酰胺化反应，固液分离后，得到聚醚酰亚胺
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凹凸棒石
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碳纤维杂化材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述聚醚酰亚胺溶液与凹凸棒石混合前，还包括对所述凹凸棒石进行纯化；所述纯化包括：将凹凸棒石与水混合，得到悬浮液；调整所述悬浮液的pH值为9～11，将调整pH值后的悬浮液依次进行陈化和搅拌分散，固液分离后对所得固体进行干燥和研磨，得到纯化凹凸棒石。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚醚酰亚胺和N,N
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二甲基甲酰胺的用量比为1g:(150～300)mL；所述凹凸棒石与聚醚酰亚胺溶液的用量比为1g:(200～300)mL。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸化碳纤维和聚醚酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云霞，孟兆洁，阎逢元，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：