CN102558825A

CN102558825A - 一种玻纤增强聚苯醚聚苯乙烯合金组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN102558825A
Application number: CN2010106179360A
Authority: CN
Inventors: 吴安琪
Original assignee: Hefei Genius New Materials Co Ltd
Current assignee: Hefei Genius New Materials Co Ltd
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明公开了一种玻纤增强聚苯醚聚苯乙烯合金组合物及其制备方法，该合金组合物包括以下组分及其重量分数：聚苯醚树脂20-60％，聚苯乙烯10-50％，玻璃纤维10-30％，聚苯醚和玻璃纤维的相容化改性剂0.5-5％，抗氧剂和其他加工助剂0.3-2％。本发明采用了PPO与玻璃纤维的相容化剂，所制得的玻纤增强PPO/PS合金组合物具有优异的机械性能；由本发明制得的PPO/PS合金组合物材料打出的制件具有很好的表面；且该合金玻纤增强聚苯醚聚苯乙烯合金组合物的制备工艺简单。

Description

一种玻纤增强聚苯醚聚苯乙烯合金组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，涉及一种聚苯醚聚苯乙烯合金组合物及其制备方法。

背景技术

聚苯醚是美国通用电器公司于20世纪60年代中期开发的热塑性树脂，属五大通用工程塑料之一。聚苯醚化学名称为聚2，6-二甲基-1，4苯醚，聚苯醚是以2，6-二甲基苯酚为原料，甲苯或甲醇为溶剂，铜胺络合物为催化剂，通入氧气，经氧化耦合的方法缩聚制得的。

聚苯醚无毒，相对密度仅1.06，力学强度高、尺寸稳定性和耐热性好，玻璃化温度高达211℃，熔点268℃，能在-160℃-190℃下连续工作，高温下的耐蠕变性是所有热塑性工程塑料中最优的；耐水性优良，吸水率小于0.05％；所以非常适合用于制作水处理制件。

但聚苯醚具有熔融流动性差，成型困难的缺点。由于聚苯醚与聚苯乙烯的相容性非常好，能在很宽的范围完全共混形成合金，且合金只有一个玻璃化转变温度(Tg)，通过在聚苯醚中掺混聚苯乙烯改性后，可以大大改善聚苯醚的成型加工性能，但同时确降低了聚苯醚材料的耐热性，加入玻璃纤维可以提高材料机械性能的同时，提高材料的耐热性。

聚苯醚是极性很弱的聚合物，与玻璃纤维的粘结性差，导致玻纤增强材料的表面浮纤很严重，影响使用效果。配方中需要加入相容化改性剂，提高两者的结合力，提高树脂对玻纤的包覆性，从而改善组合物材料的微观形态和表观效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷而提供一种玻纤增强聚苯醚聚苯乙烯复合材料及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案得以实现：

一种玻纤增强聚苯醚聚苯乙烯合金组合物，包括以下组分及其重量分数：

聚苯醚树脂 20-60％

聚苯乙烯 10-50％

玻璃纤维 10-30％

聚苯醚和玻璃纤维的相容化改性剂 0.5-5％

抗氧剂和其他加工助剂 0.3-2％

所述的聚苯醚(PPO)树脂的特征粘度为0.3-0.6dl/g。

所述的聚苯乙烯为通用聚苯乙烯(GPPS)或抗抗冲聚苯乙烯(HIPS)。

所述的玻璃纤维选自无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维、高强玻璃纤维中的一种或几种，其纤维直径为5-15um，优选9-13um。

所述的聚苯醚和玻璃纤维的相容化改性剂选自苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)，聚苯乙烯-g-马来酸酐(PS-g-MAH)，聚苯醚-g-马来酸酐(PPO-g-MAH)，苯乙烯-马来酸酐-丙烯晴共聚物等。

所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫酯类抗氧剂中的一种或几种，受阻酚类抗氧剂可以是1010，1098，1076等，亚磷酸酯类抗氧剂可以是168，PEPQ等。

所述的含硫酯类抗氧剂为硫代二丙酸二(十八)酯(DSTP)。

所述的其他加工助剂为润滑剂，润滑剂可以是N，N’-乙撑双硬脂酰胺(EBS)，硅酮(GM-100)，聚乙烯蜡(A-C540A)，季戊四醇酯(PETS)或丽科蜡E等。

一种制备上述玻纤增强聚苯醚聚苯乙烯复合材料的方法，包含以下步骤：

(1)按上述重量分数称好聚苯醚、聚苯乙烯、聚苯醚和玻璃纤维的相容化改性剂，抗氧剂，加工助剂；

(2)将称量好的物料投入高速混合机中搅拌，混合均匀；

(3)然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机的加料口；

(4)玻璃纤维从第一个排气口加入，物料经熔融挤出，造粒。

所述的双螺杆挤出机的加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度220-260℃，二区温度230-270℃，三区温度240-290℃，四区温度240-290℃，五区温度240-290℃，六区温度245-285℃，机头温度260-290℃，主机转速是15-35HZ。

聚苯醚的极性低，与玻璃纤维粘结性差，玻纤增强PPO/PS不仅力学性能差，而且表面浮纤很严重，本发明通过添加PPO与玻璃纤维的相容化剂，显著提高了玻纤增强PPO/PS合金的物理机械性能，打出的制件具有很好的表面。所以，本发明具有以下有益效果：

1本发明采用了PPO与玻璃纤维的相容化剂，所制得的玻纤增强PPO/PS合金组合物具有优异的机械性能。

2本发明制得的PPO/PS合金组合物材料打出的制件具有很好的表面。

3本发明提出的玻纤增强PPO/PS合金组合物的制备工艺简单。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进一步说明。

机械性能测试方法：

本发明的组合物采用ASTM标准注塑，测试试样，使用塑料注塑机在260-290℃下注塑成型。样条尺寸(宽度×厚度)分别为：拉伸样条(哑铃型)，170mm×13mm×3.2mm；弯曲样条，127mm×13mm×3.2mm；无缺口冲击样条，127mm×13mm×3.2mm；缺口冲击样条，127mm×13mm×3.2mm，V型缺口，缺口深度为1/5；

1拉伸强度：按ASTM D638测试，拉伸速度为5mm/min；

2弯曲强度和弯曲模量：按ASTM D790测试，弯曲速度为1.25mm/min；

3缺口冲击强度：按ASTMD256测试；

4密度：按ASTM D792测试；

5灰分：按ASTM D2584测试；

6热变形温度：按ASTM D648测试，所加压力为1.82MPa；

7熔融指数：按ASTM D1238测试，测试温度为280℃，测试压力为10KG。

试样成型后在温度为(23±2)℃、湿度为(50±5)％的标准环境中放置16h后测试，测试环境为(23±2)℃、湿度为(50±5)％。

实施例1

(1)称取聚苯醚45％，聚苯乙烯37％，相容剂苯乙烯-马来酸酐共聚物3％，抗氧剂1010/168(1∶1)0.4％，润滑剂GM-100 0.8％，玻璃纤维含量控制为15％

(2)将称量好的物料投入高速混合机中搅拌，混合均匀；

(3)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中；

(4)玻璃纤维从挤出机的第一个排气口加入，经熔融共混，挤出造粒成组合物材料。其中，双螺杆各段温度设置分别为：双螺杆挤出机一区温度230-250℃，二区温度240-260℃，三区温度260-280℃，四区温度270-290℃，五区温度270-290℃，六区温度265-285℃，机头温度270-290℃，主机转速是15-35HZ。

实施例2

(1)称取聚苯醚40％，聚苯乙烯37％，相容剂苯乙烯-马来酸酐共聚物3％，抗氧剂1010/168(1∶1)0.4％，润滑剂GM-100 0.8％，玻璃纤维含量控制为20％；

(2)将称量好的物料投入高速混合机中搅拌，混合均匀；

(3)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中；

实施例3

(1)称取聚苯醚40％，聚苯乙烯25％，相容剂苯乙烯-马来酸酐共聚物5％，抗氧剂1010/168(1∶1)0.4％，润滑剂GM-100 0.8％，玻璃纤维含量控制为30％；

(2)将称量好的物料投入高速混合机中搅拌，混合均匀；

(3)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中；

(4)玻璃纤维从挤出机的排气口加入，经熔融共混，挤出造粒成组合物材料。其中，双螺杆各段温度设置分别为：一区温度230-250℃，二区温度240-260℃，三区温度260-280℃，四区温度270-290℃，五区温度270-290℃，六区温度265-285℃，机头温度270-290℃，主机转速是15-35HZ。

对上述产品进行检测，其结果如下：

实施例4

(1)称取聚苯醚20％，聚苯乙烯45％，相容剂苯乙烯-马来酸酐共聚物5％，抗氧剂1010/168(1∶1)0.4％，润滑剂GM-100 0.8％，玻璃纤维含量控制为30％；

(2)将称量好的物料投入高速混合机中搅拌，混合均匀；

(3)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中；

实施例5

(1)称取聚苯醚50％，聚苯乙烯15％，相容剂苯乙烯-马来酸酐共聚物5％，抗氧剂1010/168(1∶1)0.4％，润滑剂GM-100 0.8％，玻璃纤维含量控制为30％；

(2)将称量好的物料投入高速混合机中搅拌，混合均匀；

(3)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中；

实施例6

(1)称取聚苯醚40％，聚苯乙烯29.5％，相容剂苯乙烯-马来酸酐共聚物0.5％，抗氧剂1010/168(1∶1)0.4％，润滑剂GM-100 0.8％，玻璃纤维含量控制为30％；

(2)将称量好的物料投入高速混合机中搅拌，混合均匀；

(3)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中；

对上述产品进行检测，其结果如下：

性能	测试方法	单位	实施例4	实施例5	实施例6
						弯曲强度	ASTM D790	MPa	144	148	146
弯曲模量	ASTM D790	MPa	6737	7010	6920
						拉伸强度	ASTM D638	MPa	103	111	108

断裂伸长率	ASTM D638	％	7.1	7.3	6.9
						悬缺口冲击	ASTM D256	KJ/m2	6.1	6.1	6
灰分	ASTM D2584	％	29.6	28.9	30.2
						密度	ASTM D792	g/cm3	1.26	1.27	1.27
HDT 1.82MPa	ASTM D648	℃	147.8	151.7	149
						熔指280℃，10KG	ASTM D1238	g/10min	18	11	16

上述检测结果表明，本发明的玻纤增强PPO/PS具有很好的机械强度，耐热性，达到了预期的效果，并且观察到制件表面光滑，无浮纤。

实施例7：

其基本组合同实施例3，只是将配方中苯乙烯-马来酸酐共聚物替换为聚苯醚-g-马来酸酐或是苯乙烯-马来酸酐-丙烯晴，最后得到合金性能差别不大，制件表面光滑，无浮纤。

实施例8：

其基本组合同实施例3，只是将配方中抗氧剂1010替换为1076或是1098中的任何一种，168替换为PEPQ，最后得到合金性能差别不大，制件表面光滑，无浮纤。

实施例9：

其基本组合同实施例3，只是将配方中润滑剂GM-100替换为EBS、A-C540A，PETS或是丽科蜡E中的任何一种，最后得到合金性能差别不大，制件表面光滑，无浮纤。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种玻纤增强聚苯醚聚苯乙烯合金组合物，其特征在于：包括以下组分及其重量分数：

聚苯醚树脂 20-60％

聚苯乙烯 10-50％

玻璃纤维 10-30％

聚苯醚和玻璃纤维的相容化改性剂 0.5-5％

抗氧剂和其他加工助剂 0.3-2％。

2.根据权利要求1所述的玻纤增强聚苯醚聚苯乙烯合金组合物，其特征在于：所述的聚苯醚树脂的特征粘度为0.3-0.6dl/g；所述聚苯乙烯为通用聚苯乙烯或抗冲聚苯乙烯。

3.根据权利要求1所述的玻纤增强聚苯醚聚苯乙烯合金组合物，其特征在于：所述的玻璃纤维选自无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维或高强玻璃纤维中的一种或几种，其纤维直径为5-15um。

4.根据权利要求1所述的玻纤增强聚苯醚聚苯乙烯合金组合物，其特征在于：所述的聚苯醚和玻璃纤维的相容化改性剂选自苯乙烯-马来酸酐共聚物，聚苯乙烯-g-马来酸酐，聚苯醚-g-马来酸酐或苯乙烯-马来酸酐-丙烯晴共聚物。

5.根据权利要求1所述的玻纤增强聚苯醚聚苯乙烯合金组合物，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或含硫酯类抗氧剂中的一种或几种；

6.根据权利要求5所述的玻纤增强聚苯醚聚苯乙烯合金组合物，其特征在于：所述的含硫酯类抗氧剂为硫代二丙酸二(十八)酯。

7.根据权利要求1所述的玻纤增强聚苯醚聚苯乙烯合金组合物，其特征在于：所述的其他加工助剂为润滑剂。

8.根据权利要求7所述的玻纤增强聚苯醚聚苯乙烯合金组合物，其特征在于：所述的润滑剂为N，N’-乙撑双硬脂酰胺，硅酮，聚乙烯蜡，季戊四醇酯或丽科蜡E。

9.一种制备权利要求1-8中任一所述的玻纤增强聚苯醚聚苯乙烯复合材料的方法，其特征在于：包含以下步骤：

(1)按权利要求1所述的重量分数称好聚苯醚、聚苯乙烯、聚苯醚和玻璃纤维的相容化改性剂、抗氧剂和加工助剂；

(2)将称量好的物料投入高速混合机中搅拌，混合均匀；

(3)然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机的加料口；

(4)玻璃纤维从第一个排气口加入，物料经熔融挤出，造粒；

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述的双螺杆挤出机的加工工艺为双螺杆挤出机一区温度220-260℃，二区温度230-270℃，三区温度240-290℃，四区温度240-290℃，五区温度240-290℃，六区温度245-285℃，机头温度260-290℃，主机转速是15-35HZ。