CN102807753B - 一种聚苯硫醚复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚苯硫醚复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，公开了一种玻纤增强耐冲击聚苯硫醚复合材料及其制备方法。该复合材料包括以下组分和重量份：50-70份聚苯硫醚、30-50份玻璃纤维、1-4份增韧剂、0.4-0.6份抗氧剂和0.5-1份加工助剂。本发明的复合材料的制备方法包括以下步骤：(1)将50-70份聚苯硫醚、1-4份增韧剂、0.4-0.6份抗氧剂、0.5-1份加工助剂加入到搅拌机中搅拌30min；(2)将步骤(1)所得混合物由挤出机的加料斗加入，30-50份玻璃纤维由玻璃纤维口加入，经熔融挤出，造粒。本发明公开的玻纤增强耐冲击聚苯硫醚复合材料既具有优异的抗冲击性能，又具有良好的力学强度。

Description

一种聚苯硫醚复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种玻纤增强耐冲击聚苯硫醚复合材料及其制备方法。
背景技术
聚苯硫醚(PPS)是20世纪60年代由美国PhillipsPetroleum Company首先开发的一种综合性能良好的耐高温热塑性工程塑料。聚苯硫醚熔点为286℃左右，玻璃化转变温度为110℃，结晶度55～65％，空气中熟分解起始温度高达450℃，具有优异的性能。PPS树脂改性后短期热变形温度高达260℃，长期连续使用温度为200～240℃，是热塑性塑料中热稳定程度最高的树脂之一；PPS在200℃以下不溶于任何已知的溶剂，被认为是一种仅次于聚四氟乙烯的良好的耐化学腐蚀材料；PPS树脂具有高强度、高刚性，并且在高温条件下刚性降低很小，具有出色的耐疲劳性能和抗蠕变性能；能与许多金属和非金属材料很好地粘结，还能与许多高分子材料共混；可用一般热塑性塑料加工方法加工，如注射、挤出和压制等方法成型加工；作为耐高温结构材料和耐高温绝缘材料等使用，也可作为石油化学化工材料的耐热防腐涂层以及橡胶、塑料加工工业和食品工业的不沾性涂层。目前，它是耐高温塑料中价格最低，综合性能优异的热塑性材料，是具有良好发展潜力与竞争能力的新品种。但是聚苯硫醚树脂也存在脆性大、韧性差、耐冲击强度低的缺点，因而在应用中受到了一定的限制。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种高强度、高刚性、低蠕变，同时具有良好的韧性及流动性的聚苯硫醚复合材料。
本发明的另一个目的是提供一种上述聚苯硫醚复合材料的制备方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种聚苯硫醚复合材料，该复合材料包括以下组分和重量份：
聚苯硫醚    50-70份，
玻璃纤维    30-50份，
增韧剂      1-4份，
抗氧剂      0.4-0.6份，
加工助剂    0.5-1份。
所述的聚苯硫醚为高分子量交联PPS树脂，重均分子量大于3.0×105。
所述的玻璃纤维为无碱玻璃纤维短切丝，经N-苯基-γ-氨丙基三甲基硅烷(KH590)偶联剂浸渍处理。
所述的增韧剂为耐高温高效增韧剂A-663(深圳金大全科技有限公司)。
所述的抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1098或抗氧剂168中的一种或几种的混合物。
所述的加工助剂选自季戊四醇硬脂酸酯或硅酮粉中的一种或两种的混合物。
本发明还提供了一种上述聚苯硫醚复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将50-70份聚苯硫醚、1-4份增韧剂、0.4-0.6份抗氧剂、0.5-1份加工助剂加入到搅拌机中搅拌30min；
(2)将步骤(1)所得混合物由挤出机的加料斗加入，30-50份玻璃纤维由玻璃纤维口加入，经熔融挤出，造粒。
所述的聚苯硫醚是经过120℃预先干燥4h。
所述的挤出机一区至六区各段温度分别为260-290℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃，机头温度290-300℃。
本发明同现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明采用KH590处理的玻璃纤维，与聚苯硫醚树脂具有良好的相容性，大大提高了复合材料拉伸强度和缺口冲击强度。
(2)本发明中添加耐高温高效增韧剂A-663既可有效改善复合材料韧性，提高其缺口冲击强度，同时不影响复合材料其它方面的性能，如拉伸强度、热变形温度、刚性、阻燃性、电性能等。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
以下实施例中所用到的聚苯硫醚为高分子量交联PPS树脂，重均分子量大于3.0×105；玻璃纤维为无碱玻璃纤维短切丝，经N-苯基-γ-氨丙基三甲基硅烷(KH590)偶联剂浸渍处理。
实施例1
(1)将50份120℃预先干燥4h的聚苯硫醚、1份增韧剂A-663、0.2份抗氧剂1098、0.2份抗氧剂168、0.5份硅酮粉加入到搅拌机中搅拌30min；
(2)将步骤(1)所得混合物由挤出机的加料斗加入，50份玻璃纤维由玻璃纤维口加入，经熔融挤出，造粒。
所述的挤出机一区至六区各段温度分别为260-290℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃，机头温度290-300℃。性能测试结果见表1。
实施例2
(1)将60份120℃预先干燥4h的聚苯硫醚、2.5份增韧剂A-663、0.2份抗氧剂1010、0.3份抗氧剂168、0.75份季戊四醇硬脂酸酯加入到搅拌机中搅拌30min；
(2)将步骤(1)所得混合物由挤出机的加料斗加入，40份玻璃纤维由玻璃纤维口加入，经熔融挤出，造粒。
所述的挤出机一区至六区各段温度分别为260-290℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃，机头温度290-300℃。性能测试结果见表1。
实施例3
(1)将70份120℃预先干燥4h的聚苯硫醚、4份增韧剂A-663、0.3份抗氧剂1098、0.3份抗氧剂168、0.5份季戊四醇硬脂酸酯、0.5份硅酮粉加入到搅拌机中搅拌30min；
(2)将步骤(1)所得混合物由挤出机的加料斗加入，30份玻璃纤维由玻璃纤维口加入，经熔融挤出，造粒。
所述的挤出机一区至六区各段温度分别为260-290℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃，机头温度290-300℃。性能测试结果见表1。
对比例1
(1)将70份120℃预先干燥4h的聚苯硫醚、0.3份抗氧剂1098、0.3份抗氧剂168、0.5份季戊四醇硬脂酸酯、0.5份硅酮粉加入到搅拌机中搅拌30min；
(2)将步骤(1)所得混合物由挤出机的加料斗加入，30份经KH590浸渍处理的短切玻璃纤维由玻璃纤维口加入，经熔融挤出，造粒。
所述的挤出机一区至六区各段温度分别为260-290℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃，机头温度290-300℃。性能测试结果见表1。
对比例2
(1)将70份120℃预先干燥4h的聚苯硫醚、0.3份抗氧剂1098、0.3份抗氧剂168、0.5份季戊四醇硬脂酸酯、0.5份硅酮粉加入到搅拌机中搅拌30min；
(2)将步骤(1)所得混合物由挤出机的加料斗加入，30份普通短切玻璃纤维由玻璃纤维口加入，经熔融挤出，造粒。
所述的挤出机一区至六区各段温度分别为260-290℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃，机头温度290-300℃。性能测试结果见表1。
性能测试：
拉伸强度和断裂伸长率按ISO 527-1，2标准进行检验；弯曲强度和弯曲模量按ISO 178标准进行检验；简支梁缺口冲击强度和无缺口冲击强度按ISO 179-1，2标准进行检验；热变形温度按ISO 75-1，2标准进行检测；阻燃性能按《UL94塑料燃烧性能测试标准》和GB/T 2408标准进行检验。
表1
  性能指标   实施例1   实施例2   实施例3   对比例1   对比例2
  拉伸强度(MPa)   158   156   153   160   132
  断裂伸长率(％)   2.3   2.4   2.8   2.6   3.8
  弯曲强度(MPa)   221   217   209   223   179
  弯曲模量(MPa)   10800   10700   10100   10600   8300
  Charpy缺口冲击强度(KJ/m2)   10.2   11.3   12.2   9.0   7.1
  热变形温度(℃，1.82MPa)   265   263   263   265   240
  阻燃等级(1.5mm)   V-0   V-0   V-0   V-0   V-0
由表1可以看出，采用本发明提出的技术方案制备的高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料综合性能优异，具有良好的力学性能、耐热性能、阻燃性能等。随着耐高温高效增韧剂添加量的增加，材料简支梁缺口冲击强度随着增加，且对拉伸强度、耐热性能影响较小，可根据需要进行灵活设计。
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 (6)

1.一种聚苯硫醚复合材料，其特征在于：该复合材料包括以下组分和重量份，
所述的聚苯硫醚为高分子量交联PPS树脂，重均分子量大于3.0×105；
所述的玻璃纤维为经N-苯基-γ-氨丙基三甲基硅烷偶联剂浸渍处理后的无碱玻璃纤维短切丝；
所述的增韧剂为增韧剂A-663；
所述的聚苯硫醚复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将50-70份聚苯硫醚、1-4份增韧剂、0.4-0.6份抗氧剂、0.5-1份加工助剂加入到搅拌机中搅拌30min；
(2)将步骤(1)所得混合物由挤出机的加料斗加入，30-50份玻璃纤维由玻璃纤维口加入，经熔融挤出，造粒。
2.根据权利要求1所述的聚苯硫醚复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1098或抗氧剂168中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的聚苯硫醚复合材料，其特征在于：所述的加工助剂选自季戊四醇硬脂酸酯或硅酮粉中的一种或两种的混合物。
4.权利要求1至3任一所述的聚苯硫醚复合材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)将50-70份聚苯硫醚、1-4份增韧剂、0.4-0.6份抗氧剂、0.5-1份加工助剂加入到搅拌机中搅拌30min；
(2)将步骤(1)所得混合物由挤出机的加料斗加入，30-50份玻璃纤维由玻璃纤维口加入，经熔融挤出，造粒。
5.根据权利要求4所述的聚苯硫醚复合材料的制备方法，其特征在于：所述的聚苯硫醚是经过120℃预先干燥4h。
6.根据权利要求4所述的聚苯硫醚复合材料的制备方法，其特征在于：所述的挤出机一区至六区各段温度分别为260-290℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃、290-300℃，机头温度290-300℃。
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