等离子体改性玻璃纤维增强聚醚醚酮基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种等离子体改性玻璃纤维增强聚醚醚酮基复合材料及其制备方法，属于玻璃纤维增强材料领域。该复合材料是通过辉光放电等离子体处理聚醚醚酮薄膜和玻璃纤维布，而后热压，制备了聚醚醚酮和玻璃纤维相容性较好的复合材料。采用该方法可以显著提高玻璃纤维与聚醚醚酮树脂的界面结合强度，进而提高复合材料层压板的机械性能，其复合材料的层间剪切强度相较于未做等离子体处理的复合材料提高了43％；并且该方法还具有节能、环保、处理时间短、效率高的优势。效率高的优势。效率高的优势。

【技术实现步骤摘要】
等离子体改性玻璃纤维增强聚醚醚酮基复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于玻璃纤维增强材料领域，具体涉及一种等离子体改性玻璃纤维增强聚醚醚酮基复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]玻璃纤维增强树脂基复合材料不仅具有优异的力学性能和良好的可回收性，而且其增强体玻璃纤维价格便宜，竞争优势明显，已经成为生产生活中不可或缺的基础配套材料。但由于聚醚醚酮树脂与玻璃纤维之间的界面相容性较差，致使聚醚醚酮/玻璃纤维复合材料层压板的机械性能不理想，限制了聚醚醚酮/玻璃纤维复合材料的开发和应用。因此要对聚醚醚酮薄膜和玻璃纤维布进行改性处理，以提高两者之间的界面相容性，从而增强聚醚醚酮/玻璃纤维复合材料层压板的机械性能，使其能够得到更广阔的开发与应用。
[0003]对聚醚醚酮薄膜和玻璃纤维进行改性处理有很多方式，如：偶联剂处理、酸碱处理、等离子体处理等。考虑到等离子体处理具有的节能、环保、处理时间短、效率高且只处理材料表面，不损伤材料本身性质等优点。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种等离子体改性玻璃纤维增强聚醚醚酮基复合材料及其制备方法，该复合材料相容性好且具有优异的机械性能。
[0005]本专利技术首先提供一种等离子体改性玻璃纤维增强聚醚醚酮基复合材料的制备方法，包括：
[0006]步骤a、选取玻璃纤维布作增强材料，采用辉光放电等离子体对玻璃纤维布进行等离子体处理，得到处理后的玻璃纤维布；
[0007]步骤b、选取聚醚醚酮薄膜作为树脂基体，采用辉光放电等离子体对聚醚醚酮薄膜进行等离子体处理，得到处理好的聚醚醚酮薄膜；
[0008]步骤c、将处理后的玻璃纤维布和聚醚醚酮薄膜叠放；
[0009]步骤d、将叠放好的材料通过真空热压机进行固化处理，得到等离子体改性玻璃纤维增强聚醚醚酮基复合材料。
[0010]优选的是，所述步骤a、b中，辉光放电等离子体处理的气氛为O2、N2或者Ar中的至少一种。
[0011]优选的是，所述步骤a、b中，辉光放电等离子体处理的气体流量为40
‑
200ml/min。
[0012]优选的是，所述步骤a、b中，辉光放电等离子体处理的时间为2
‑
8min。
[0013]优选的是，所述的步骤b中，在进行等离子体处理之前，将聚醚醚酮薄膜置于清洗液中浸泡20
‑
60min，然后在真空干燥箱中于50
‑
80℃的温度下干燥30
‑
60min，对聚醚醚酮薄膜进行清洗干燥。
[0014]优选的是，所述清洗液为蒸馏水、无水乙醇或者丙酮中的至少一种。
[0015]优选的是，所述的步骤c中，按体积份计，玻璃纤维布为5
‑
15份、聚醚醚酮薄膜为5
‑
15份。
[0016]优选的是，所述的步骤c中，叠放方式按照间隔方式叠放。
[0017]优选的是，所述步骤d中，固化处理包括：在330
‑
350℃下固化处理5
‑
15min，然后升温到350
‑
370℃固化处理5
‑
15min，最后升温至390
‑
420℃固化处理40
‑
80min，固化压力为5
‑
25MPa。
[0018]本专利技术还提供上述制备方法得到的等离子体改性玻璃纤维增强聚醚醚酮基复合材料。
[0019]本专利技术的有益效果
[0020]本专利技术提供一种等离子体改性玻璃纤维增强聚醚醚酮基复合材料及其制备方法，该复合材料是通过辉光放电等离子体处理聚醚醚酮薄膜和玻璃纤维布，而后热压，制备了聚醚醚酮和玻璃纤维相容性较好的复合材料。采用该方法可以显著提高玻璃纤维与聚醚醚酮树脂的界面结合强度，进而提高复合材料层压板的机械性能，其复合材料的层间剪切强度相较于未做等离子体处理的复合材料提高了43％；并且该方法还具有节能、环保、处理时间短、效率高的优势。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例1
‑
3和对比例1所使用的玻璃纤维/聚醚醚酮树脂微滴脱粘测试结果图(界面剪切应力)。
具体实施方式
[0022]本专利技术首先提供一种等离子体改性玻璃纤维增强聚醚醚酮基复合材料的制备方法，包括：
[0023]步骤a、选取玻璃纤维布作增强材料，采用辉光放电等离子体对玻璃纤维布进行等离子体处理，得到处理后的玻璃纤维布；所述的处理过程优选包括：将待处理样品裁剪到合适大小，优选为10cm
×
15cm，放在样品盘上，水平放入等离子体清洗仪腔体内，关上腔体，输入处理时间为120S
‑
480S，优选为240s，打开仪器开关，开始抽真空，待35S后，机器提醒后打开进气旋钮，调节进气流量为40ml/min
‑
200ml/min，优选为40
‑
100ml/min，开始对样品进行等离子体处理。所述的辉光放电等离子体处理的气氛优选为O2、N2或者Ar中的至少一种。
[0024]步骤b、选取聚醚醚酮薄膜作为树脂基体，优选先将聚醚醚酮薄膜置于清洗液中浸泡20
‑
60min，然后在真空干燥箱中于50
‑
80℃的温度下干燥30
‑
60min，对聚醚醚酮薄膜进行清洗干燥，所述清洗液优选为蒸馏水、无水乙醇或者丙酮中的至少一种。
[0025]然后采用辉光放电等离子体对聚醚醚酮薄膜进行等离子体处理，得到处理好的聚醚醚酮薄膜；所述的处理过程优选包括：将待处理样品裁剪到合适大小，优选为10cm
×
15cm，放在样品盘上，水平放入等离子体清洗仪腔体内，关上腔体，输入处理时间为120S
‑
480S，优选为240s，打开仪器开关，开始抽真空，待35S后，机器提醒后打开进气旋钮，调节进气流量为40ml/min
‑
200ml/min，优选为40
‑
100ml/min，开始对样品进行等离子体处理。所述的辉光放电等离子体处理的气氛优选为O2、N2或者Ar中的至少一种。
[0026]该步骤a和b中，将裁剪好尺寸的玻璃纤维布以及所选的清洗后的聚醚醚酮薄膜进
行等离子体处理，让待处理样品表面产生刻蚀痕迹，形成沟壑形貌，增大材料表面粗糙度，以便于玻璃纤维与聚醚醚酮之间更好地形成机械互锁结构，增大界面结合强度；同时，等离子体处理可以使样品表面引入含氧等的活性官能团，如羟基、羧基等，增大样品的表面能，便于样品之间形成稳定的化学键，提高复合材料的界面结合强度。
[0027]按照本专利技术，通过辉光放电等离子体处理可以使样品表面引入含氧等的活性官能团的机理为：在等离子体处理时，会使用不同的气体作为处理时的气体氛围。在处理过程中，等离子体清洗仪腔体内为真空状态。在真空状态下(约10～100pa)，给气体施加电场，气体在电场提供的能量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等离子体改性玻璃纤维增强聚醚醚酮基复合材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤a、选取玻璃纤维布作增强材料，采用辉光放电等离子体对玻璃纤维布进行等离子体处理，得到处理后的玻璃纤维布；步骤b、选取聚醚醚酮薄膜作为树脂基体，采用辉光放电等离子体对聚醚醚酮薄膜进行等离子体处理，得到处理好的聚醚醚酮薄膜；步骤c、将处理后的玻璃纤维布和聚醚醚酮薄膜叠放；步骤d、将叠放好的材料通过真空热压机进行固化处理，得到等离子体改性玻璃纤维增强聚醚醚酮基复合材料。2.根据权利要求1所述的一种等离子体改性玻璃纤维增强聚醚醚酮基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a、b中，辉光放电等离子体处理的气氛为O2、N2或者Ar中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种等离子体改性玻璃纤维增强聚醚醚酮基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a、b中，辉光放电等离子体处理的气体流量为40
‑
200ml/min。4.根据权利要求1所述的一种等离子体改性玻璃纤维增强聚醚醚酮基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a、b中，辉光放电等离子体处理的时间为2
‑
8min。5.根据权利要求1所述的一种等离子体改性玻璃纤维增强聚醚醚酮基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤b中，在进行等离子体处理之前，将聚醚醚酮薄膜置于清洗液中浸泡20
‑
60min，然后在真空干...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云鹤，张洪波，王岩，姜振华，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：