本发明涉及薄膜制备,具体涉及一种peek双层共挤复合膜及其制备方法。
背景技术:
1、在航空航天领域中,以聚醚醚酮为基材的表面膜是构成复合材料部件的关键材料之一,特别是在高温加工过程中。而多层共挤技术因其出色的机械和阻隔特性,在这一领域展现出巨大的应用潜力。该多层共挤技术涉及使用多个挤出机将不同材料挤出,并通过一个多流道模具结合,随后通过冷却、定型和卷取,制造出具有多层结构的复合材料。这种方法作为一体的成型技术,省去了传统的复合和涂层等后续处理步骤,有助于降低成本。多层共挤薄膜结合了多种聚合物的优良特性,并在工业生产中得到了广泛的应用。然而,传统的多层共挤膜在热稳定性、使用温度范围和尺寸稳定性方面存在局限性,这在一定程度上制约了它们在航空航天领域的应用。
2、因peek为特种工程塑料,熔点较高,与之匹配的树脂种类较少,所以相对而言peek单层挤出薄膜较多,但peek多层共挤种类较少,且各种材料的收缩率与peek不同,所以层间厚度、比例控制较难,层间结合力较弱。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的技术问题,而提供一种peek双层共挤复合膜及其制备方法。本发明工艺所制的peek双层共挤薄膜具有较好的层间结合力,各层厚度以及收缩率控制较好。
2、为了达到以上目的,本发明通过以下技术方案实现:
3、一种peek双层共挤复合膜,第一层的材料为peek改性材料,第二层的材料为耐热工程塑料改性材料;
4、所述peek改性材料中包括质量百分数为0.5%-1.5%的纳米分散剂、以及质量百分数至少为90%的peek;
5、所述耐热工程塑料改性材料包括质量百分数为0.5%-1.5%的纳米分散剂、以及质量百分数至少为90%的耐热工程塑料,其中所述耐热工程塑料选自聚芳酯(par)、聚砜(psf)、聚醚酰亚胺(pei)、液晶聚酯(plc)、聚苯硫醚(pps)、聚醚砜(pes)、聚亚酰胺(pi)、芳香族聚酰胺-芳酰胺(apa)、聚四氟乙烯(ptfe)中的一种或多种。
6、进一步地,所述纳米分散剂选自纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化镁、纳米掺铝氧化锌中的一种或多种;所述纳米分散剂的一次粒径范围在5-100nm之间。
7、进一步地,所述peek在400℃、2.16kg负荷下的熔融指数范围在8-25g/10min;
8、所述耐热工程塑料在380℃、2.16kg负荷下的熔融指数范围在5-17g/10min。
9、进一步地,所述peek双层共挤复合膜的总厚度范围在0.4-0.5mm,其中所述第一层的厚度占所述peek双层共挤复合膜总厚度的50%。
10、一种peek双层共挤复合膜的制备方法,包括如下步骤:
11、s1、将peek与纳米分散剂按配比混合均匀得到混料a,待用;
12、将耐热工程塑料与纳米分散剂按配比混合均匀得到混料b,待用;
13、s2、将所述混料a与所述混料b分别置于两个挤出机中同时进行熔融共混挤出,所述混料a与所述混料b对应挤出的熔体汇合至双层共挤复合机头模具中,并从中共挤出得到共挤复合中间膜,经牵引通过多个导辊冷却,最后经过切边收卷得到peek双层共挤复合膜;
14、其中在所述双层共挤复合机头模具与第一个导辊之间存在控温装置;
15、所述双层共挤复合机头模具温度为300-340℃;所述控温装置的温度为220-250℃;多个所述导辊的温度低于200℃,且按照加工方向,多个所述导辊的温度依次降低,每个所述导辊之间的温差在40-100℃之间。
16、进一步地,所述控温装置为红外灯管,所述控温装置设置在所述共挤复合中间膜的两侧,所述红外灯管的长度覆盖所述共挤复合中间膜的宽度;所述红外灯管的电压为9v、功率1000-2000w、红外线波长800-1400nm;所述共挤复合中间膜两侧的所述红外灯管之间的距离为50cm,所述红外灯管与所述双层共挤复合机头模具的距离为200cm,且与第一个导辊的距离为600cm。
17、进一步地,所述导辊的个数至少是2个;通过收卷机牵引,设置牵引速率为25-35m/min、牵引张力为5-8n/m。
18、进一步地,采用第一挤出机对所述混料a进行熔融共混挤出,按照加工方向所述第一挤出机的机筒温度设置如下:加热一区温度为250-300℃,加热二区至九区320-380℃;
19、采用第二挤出机对所述混料b进行熔融共混挤出,按照加工方向所述第二挤出机的机筒温度设置如下:加热一区温度为250-310℃,加热二区至九区320-410℃,同时根据选择的耐热工程塑料来设定温度;
20、所述第一挤出机与所述第二挤出机设置相同的螺杆转速和喂料频率,所述螺杆转速为15-20rpm、所述喂料频率为7-9hz;
21、所述双层共挤复合机头模具的温度为300-320℃。
22、有益技术效果:
23、本发明将peek与其他耐热工程塑料结合,采用多层共挤流延成膜工艺,制得到双层共挤复合膜,本发明的复合膜具有较好的耐高温和机械性能,非常适合在航空航天领域中使用;
24、本发明利用两种物质的不同属性,一方面可以降低使用成本,另一方面因其特性不同可以使用在不同的领域,如peek与pi复合,可以保证其力学性能,pi在耐高温、耐低温、耐水蒸气和力学性能、绝缘性能等方面表现更为优秀,而peek则在某些特定应用领域如不吸水性、韧性能上有优势;peek与ptfe复合,peek面强度高,ptfe面润滑性能好、耐腐蚀性好,可以利用双面不同特性应用于特殊领域;
25、本发明在各层材料中均加入少量特定粒径下的纳米分散剂,可以保证材料在挤出过程中有良好的流动性能,同时提升材料在后续多段缓慢冷却过程中的结晶度,提高材料强度;后续多段缓慢冷却步骤可以保证材料有较好的收缩率和层间结合力。
1.一种peek双层共挤复合膜,其特征在于,第一层的材料为peek改性材料,第二层的材料为耐热工程塑料改性材料;
2.根据权利要求1所述的一种peek双层共挤复合膜,其特征在于,所述纳米分散剂选自纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化镁、纳米掺铝氧化锌中的一种或多种;所述纳米分散剂的一次粒径范围在5-100nm之间。
3.根据权利要求1所述的一种peek双层共挤复合膜,其特征在于,所述peek在400℃、2.16kg负荷下的熔融指数范围在8-25g/10min;
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种peek双层共挤复合膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
5.根据权利要求4所述的一种peek双层共挤复合膜的制备方法,其特征在于,所述控温装置为红外灯管,所述控温装置设置在所述共挤复合中间膜的两侧,所述红外灯管的长度覆盖所述共挤复合中间膜的宽度;所述红外灯管的电压为9v、功率1000-2000w、红外线波长800-1400nm;所述共挤复合中间膜两侧的所述红外灯管之间的距离为50cm,所述红外灯管与所述双层共挤复合机头模具的距离为200cm,且与第一个导辊的距离为600cm。
6.根据权利要求4所述的一种peek双层共挤复合膜的制备方法,其特征在于,所述导辊的个数至少是2个;通过收卷机牵引,设置牵引速率为25-35m/min、牵引张力为5-8n/m。
7.根据权利要求4所述的一种peek双层共挤复合膜的制备方法,其特征在于,采用第一挤出机对所述混料a进行熔融共混挤出,按照加工方向所述第一挤出机的机筒温度设置如下:加热一区温度为250-300℃,加热二区至九区320-380℃;