[發明專利]一種提高聚膦腈復合材料力學性能的方法

有效

• 申請號: 201810582707.6
• 申請日: 2018-06-07
• 公開（公告）號: CN110577748B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 吳戰鵬;劉偉;張雙琨;武德珍;張明明;吳陽霞;苗振威;鄒文奇
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08L85/02
• 分類號: C08L85/02;C08L77/10;C08L47/00;C08L77/06;C08K13/06;C08K3/36;C08K3/22;C08K3/06;C08K5/14;C08K13/02;C08K5/09;C08K3/04;C08K5/29
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種提高聚膦腈復合材料力學性能的方法，屬于高分子復合材料領域，利用聚膦腈基體與含活潑氫類材料之間較強的氫鍵作用，制備了具有強界面結合力的聚膦腈類復合材料，在發揮填入材料的特性功能外，較好的界面作用使聚膦腈復合材料的力學性能得到了提高。本發明的方法操作簡單、適用面廣，而且通過優選本身含活潑氫的材料，還可以免去改性處理的工藝過程。

技術領域

本發明屬于高分子復合材料領域，具體涉及一類利用界面結合力提高聚膦腈復合材料力學性能的方法。

背景技術

聚膦腈是一類主鏈由磷、氮雙鍵交替組成，側鏈由各種有機基團取代的一類有機-無機化合物。近年來，由于聚膦腈側鏈的可調控性，關于聚膦腈的合成以及應用相關報道逐漸增多。將其與其他材料如纖維、樹脂、功能填料等進行復合，可提高聚膦腈類化合物的綜合性能，如加工性能、阻燃性能、熱穩定性、力學性能、耐燒蝕性能等，拓寬其應用領域。

與常規合成橡膠和天然橡膠相比，聚膦腈彈性體材料普遍存在力學性能較低的缺點，對于普通填料增強的聚膦腈復合材料，其抗拉強度約為4～8MPa。葛徐濤等2017年在《固體火箭技術》(第40卷第1期)中報道的填充普通炭黑等填料的氟代烷氧基聚膦腈彈性體僅為4.3～5.2MPa。

眾所周知，界面問題是限制復合材料性能的關鍵問題。高分子復合材料的表面與界面技術是改善和提高高分子復合材料性能的一項關鍵技術，采用物理或化學處理方法改善其物理或化學結構可以提高界面相容性。

本專利提出利用聚膦腈基體與含活潑氫類材料之間較強的氫鍵作用，發明了具有強界面結合力的聚膦腈類復合材料，可顯著提高聚膦腈復合材料的包括力學性能的綜合性能。

發明內容

本發明提供一種提高聚膦腈復合材料力學性能的方法，其特征在于，聚膦腈復合材料的制備包含以下方法：

為固相混煉法：將聚膦腈彈性體基體塑煉后，加入含活潑氫類功能材料、硫化劑、其他功能填料和助劑，在開煉機上混煉、薄通數次后出片，混煉膠在110℃～185℃溫度下硫化，制備聚膦腈復合材料；

或溶液混合法：將聚膦腈彈性體或樹脂基體、含活潑氫類功能材料、硫化劑或固化劑、其他功能填料和助劑于有機溶劑中充分攪拌均勻后得到聚膦腈混合物。將聚膦腈混合物澆鑄到模具中，待溶劑揮發后，將得到的聚膦腈膠塊或樹脂塊在110℃～185℃溫度下硫化或固化，制備聚膦腈復合材料。

其中聚膦腈彈基體:含活潑氫類功能材料:硫化劑或固化劑:其他功能填料和助劑的質量比＝100:(1～70):(0.1～20):(1.2～50)；

所述的聚膦腈，根據功能取代側基的性質聚膦腈可表現為彈性體或樹脂材料，其取代基團包含但不限于芳氧基、芳氨基、烷氧基和氟代烷氧基團中的一種或幾種；

所述的含活潑氫類功能材料包含但不限于表面羥基化的二氧化硅或/和炭黑補強材料、羥基化的碳納米管導電填料、端羥基或端氨基類有機材料、聚酰胺材料、殼聚糖、纖維素中的一種或幾種；

所述的硫化劑或固化劑選自硫磺、過氧化苯甲酰、二-(叔丁基過氧異丙基)苯、醌肟和反應性樹脂中、異氰酸酯的一種或幾種；

所述的其他功能填料和助劑包括：活化劑、補強劑、功能填料、硫化促進劑中一種或幾種。

其中活化劑為氧化鋅、氧化鎂、硬質酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂中的一種或幾種；補強劑為甲基丙烯酸鋅、甲基丙烯酸鎂中的一種或兩種；功能填料為聚磷酸銨、二氧化硅、酚醛樹脂、碳化硅、氧化鋁、三氧化二銻、硼酸、硼酸鋅、氫氧化鋁中的一種或幾種；硫化促進劑為促DM、促D、促DTDM、促TMTD、CZ、BZ、甲酸T、二甲基二硫代氨基甲酸、促DPTT、促TDEC中的一種或幾種；

所述的有機溶劑選自：二氯甲烷、二甲苯、石油醚、四氫呋喃、N,N-二甲基乙酰胺、氯仿、吡啶、二氧六環中的一種或幾種。