CN103289405A - 一种聚氨酯弹性体增韧的聚苯硫醚树脂塑料及其制备方法 - Google Patents
一种聚氨酯弹性体增韧的聚苯硫醚树脂塑料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种塑料材料，特别是一种具有良好的刚性的聚合物合金材料，属于高分子材料技术领域。包括有按重量份计的如下组分：聚醚型聚氨酯弹性体20～30份、聚苯硫醚100～120份、聚氯乙烯10～20份、酚醛树脂5～10份、环氧树脂5～10份、烷基苯磺酸酯2～3份、磷酸三酚酯2～3份、聚乙烯醇5～8份、高岭土4～6份、乙烯基三甲氧基硅烷3～6份、增塑剂3～5份、热稳定剂3～5份、润滑剂5～10份、抗氧化剂3～6份。在对聚苯硫醚材料进行了聚氨酯弹性体改性之后，塑料的力学性能有了较好的改善，拉伸强度可以达到38MPa以上，断裂伸长率可以达到280%以上，冲击强度可以达到65KJ/m2以上。
Description
技术领域
本发明提供了一种塑料材料，特别是一种具有良好的刚性的聚合物合金材料，属于高分子材料技术领域。
背景技术
聚苯硫醚(PPS)是一种半结晶热塑性塑料，由于其分子主链几何形状互相对称，表现出优良的热稳定性、化学稳定性、耐腐蚀性、尺寸稳定性、阻燃性能等，可在200～220℃连续使用，机械强度高、硬度大、密度小、刚性极强、表面硬度高，洛氏硬度>120，拉伸强度>190MPa，弯曲硬度>270MPa，缺口冲击强度>16kJ/m2，弯曲模量>1.5Gpa，并具有卓越的抗蠕变性和耐疲劳性,经特殊改进的PPS强度更高，无论在长期负荷下还是在热负荷下，都具有较好的耐蠕变性和耐疲劳性，可部分代替金属使用，高温下强度保持率远远高于PBT、PES、PC等其他工程塑料。
聚苯硫醚的应用范围主要有：1. 电子方面。电视机、电脑上的高压元件、外壳、插座、接线柱，电动机的起动线圈、叶片，电刷托架及转子绝缘部件，接触开关，继电器，电熨斗，吹风机，灯头，暖风机，F级薄膜等。2. 汽车工业。适用于排气再循环阀及水泵叶轮，及汽化器、排气装置、排气调节阀、灯光反射器、轴承、传感部件等。3. 机械工业。用作轴承、泵、阀门、活塞、精密齿轮、以及复印机、照相机、计算机零部件，导管、喷雾器、喷油嘴、仪器仪表零件等。4 化工领域。用于制作耐酸碱的阀门管道、管件、阀门、垫片及潜水泵或叶轮等耐腐蚀零部件。
但是，聚苯硫醚的分子主链由苯环和硫原子交替排列构成，链规整性很强。主链中大量的苯环的存在使其分子刚硬较大，使其在一些部件和设备的应用受到了限制。
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)具有高强度、韧性好、耐磨、耐油等优异性能。TPU在汽车、飞机和轨道交通运输工具、建筑、食品包装和家电用密封垫等领域有着极为广泛的应用前景，可制作垫圈、气囊、电缆及其护套、油类的包装容器。热塑性聚氨酯弹性体是由多异氰酸酯和带有羟基的聚酯或聚醚二元醇和低分子二元醇扩链剂，通过逐步加成聚合反应制成的线状或稍有支化或交联的高分子材料。TPU分子中既含有柔性软链段又含有刚性硬链段，软链段决定了TPU的一些最终性能，如弹性、低温屈挠性，在某种程度上还有聚合物的膨胀性能和水解性。其弹性模量介于塑料和橡胶之间，在较宽的硬度范围内仍能保持较好的弹性，TPU还兼有塑料加工工艺性制，并具有良好的耐低温性能和耐油、耐溶剂、耐臭氧性能。
发明内容
本发明的目的是利用热塑性聚氨酯弹性体对聚苯硫醚材料进行改性，提高其韧性，采用的技术方案是：
一种聚氨酯弹性体增韧的聚苯硫醚树脂塑料，包括有按重量份计的如下组分：聚醚型聚氨酯弹性体20～30份、聚苯硫醚100～120份、聚氯乙烯10～20份、酚醛树脂5～10份、环氧树脂5～10份、烷基苯磺酸酯2～3份、磷酸三酚酯2～3份、聚乙烯醇5～8份、高岭土4～6份、乙烯基三甲氧基硅烷3～6份、增塑剂3～5份、热稳定剂3～5份、润滑剂5～10份、抗氧化剂3～6份。
聚醚型聚氨酯弹性体可以采用如下的合成方法：按重量份，取20～30份的聚丙二醇2000，在100～110℃温度下边搅拌边真空脱水2～3h，冷却至室温，加入50～60重量份的甲苯二异氰酸酯，在70～75℃下反应0.5～1h，再加入10～20份乙二醇、10～20份丙三醇，在80～85℃下反应10～15min，真空脱泡后浇入模具中固化，固化温度是70～75℃，保温12～15h，升温至100～110℃，保温10～12h，冷却后，即可。
增塑料剂可以采用己二酸二辛酯或者邻苯二甲酸二辛酯。
热稳定剂可以采用三盐基性硫酸铅、二盐基性硫酸铅、硬脂酸钙或硬脂酸锌。
上述的润滑剂可以采用石蜡或者硬脂酸。
上述的抗氧化剂可以是抗氧化剂1010或抗氧化剂DLTP。
该树脂塑料可以通过如下方法进行制备：
S1：将聚苯硫醚、聚氯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、烷基苯磺酸酯、磷酸三酚酯、聚乙烯醇、高岭土、乙烯基三甲氧基硅烷混合均匀；
S2：将聚醚型聚氨酯弹性体在50～60℃下真空脱水4～6h；
S3：将步骤S1中所得混合物中加入步骤2所得的脱水的聚醚型聚氨酯弹性体，再加入增塑剂、热稳定剂、润滑剂、抗氧化剂，混合均匀；在150～165℃温度下在双辊塑炼机上塑炼10～15min，得到胶料；
S4：将步骤S3所得的胶料进行硫化后，热压、脱模，即可。
有益效果
在对聚苯硫醚材料进行了聚氨酯弹性体改性之后，塑料的力学性能有了较好的改善，拉伸强度可以达到38 MPa以上，断裂伸长率可以达到280%以上，冲击强度可以达到65 KJ/m2以上。
具体实施方式
实施例1
聚醚型聚氨酯弹性体合成方法：按重量份，取20份的聚丙二醇2000，在100℃温度下边搅拌边真空脱水2h，冷却至室温，加入50重量份的甲苯二异氰酸酯，在70℃下反应0.5h，再加入10份乙二醇、10份丙三醇，在80℃下反应10min，真空脱泡后浇入模具中固化，固化温度是70℃，保温12h，升温至100℃，保温10h，冷却后，即可。
称取以下重量份的原料：聚醚型聚氨酯弹性体20份、聚苯硫醚100份、聚氯乙烯10份、酚醛树脂5份、环氧树脂5份、烷基苯磺酸酯2份、磷酸三酚酯2份、聚乙烯醇5份、高岭土4份、乙烯基三甲氧基硅烷3份、增塑剂3份、热稳定剂3份、润滑剂5份、抗氧化剂3份。
增塑料剂采用己二酸二辛酯，热稳定剂采用三盐基性硫酸铅，润滑剂采用石蜡，抗氧化剂是抗氧化剂1010。
制备方法是：
S1：将聚苯硫醚、聚氯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、烷基苯磺酸酯、磷酸三酚酯、聚乙烯醇、高岭土、乙烯基三甲氧基硅烷混合均匀；
S2：将聚醚型聚氨酯弹性体在50℃下真空脱水4h；
S3：将步骤S1中所得混合物中加入步骤2所得的脱水的聚醚型聚氨酯弹性体，再加入增塑剂、热稳定剂、润滑剂、抗氧化剂，混合均匀；在150℃温度下在双辊塑炼机上塑炼10min，得到胶料；
S4：将步骤S3所得的胶料进行硫化后，热压、脱模，即可。
实施例2
聚醚型聚氨酯弹性体合成方法：按重量份，取30份的聚丙二醇2000，在110℃温度下边搅拌边真空脱水3h，冷却至室温，加入60重量份的甲苯二异氰酸酯，在75℃下反应1h，再加入20份乙二醇、20份丙三醇，在85℃下反应15min，真空脱泡后浇入模具中固化，固化温度是75℃，保温15h，升温至110℃，保温12h，冷却后，即可。
称取以下重量份的原料：聚醚型聚氨酯弹性体30份、聚苯硫醚120份、聚氯乙烯20份、酚醛树脂10份、环氧树脂10份、烷基苯磺酸酯3份、磷酸三酚酯3份、聚乙烯醇8份、高岭土6份、乙烯基三甲氧基硅烷6份、增塑剂5份、热稳定剂5份、润滑剂10份、抗氧化剂6份。
增塑料剂采用邻苯二甲酸二辛酯，热稳定剂采用二盐基性硫酸铅，润滑剂采用硬脂酸，抗氧化剂是抗氧化剂DLTP。
制备方法是：
S1：将聚苯硫醚、聚氯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、烷基苯磺酸酯、磷酸三酚酯、聚乙烯醇、高岭土、乙烯基三甲氧基硅烷混合均匀；
S2：将聚醚型聚氨酯弹性体在60℃下真空脱水6h；
S3：将步骤S1中所得混合物中加入步骤2所得的脱水的聚醚型聚氨酯弹性体，再加入增塑剂、热稳定剂、润滑剂、抗氧化剂，混合均匀；在165℃温度下在双辊塑炼机上塑炼15min，得到胶料；
S4：将步骤S3所得的胶料进行硫化后，热压、脱模，即可。
实施例3
聚醚型聚氨酯弹性体合成方法：按重量份，取25份的聚丙二醇2000，在105℃温度下边搅拌边真空脱水2.5h，冷却至室温，加入55重量份的甲苯二异氰酸酯，在72℃下反应1h，再加入15份乙二醇、15份丙三醇，在82℃下反应12min，真空脱泡后浇入模具中固化，固化温度是72℃，保温14h，升温至105℃，保温11h，冷却后，即可。
称取以下重量份的原料：聚醚型聚氨酯弹性体25份、聚苯硫醚110份、聚氯乙烯15份、酚醛树脂7份、环氧树脂7份、烷基苯磺酸酯3份、磷酸三酚酯2份、聚乙烯醇6份、高岭土5份、乙烯基三甲氧基硅烷5份、增塑剂4份、热稳定剂4份、润滑剂8份、抗氧化剂5份。
增塑料剂可以采用己二酸二辛酯或者邻苯二甲酸二辛酯。
热稳定剂可以采用三盐基性硫酸铅、二盐基性硫酸铅、硬脂酸钙或硬脂酸锌。
上述的润滑剂可以采用石蜡或者硬脂酸。
上述的抗氧化剂可以是抗氧化剂1010、抗氧化剂DLTP。
制备方法是：
S1：将聚苯硫醚、聚氯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、烷基苯磺酸酯、磷酸三酚酯、聚乙烯醇、高岭土、乙烯基三甲氧基硅烷混合均匀；
S2：将聚醚型聚氨酯弹性体在55℃下真空脱水5h；
S3：将步骤S1中所得混合物中加入步骤2所得的脱水的聚醚型聚氨酯弹性体，再加入增塑剂、热稳定剂、润滑剂、抗氧化剂，混合均匀；在155℃温度下在双辊塑炼机上塑炼12min，得到胶料；
S4：将步骤S3所得的胶料进行硫化后，热压、脱模，即可。
性能试验
对实施例1实施例3制备得到的聚氨酯弹性体增韧的聚苯硫醚树脂塑料进行力学性能测试，并与常见的聚苯硫醚树脂塑料进行对照，试验结果如表2所示。
表1 实施例1～实施例3以及对照例的性能测试数据
| 测试参数 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对照例 |
| 拉伸强度 MPa | 39.8 | 38.6 | 38.7 | 38.1 |
| 断裂伸长率 % | 280 | 280 | 300 | 210 |
| 冲击强度 KJ/m2 | 70.1 | 68.4 | 69.2 | 40.3 |
从表中可以看出，在对聚苯硫醚材料进行了聚氨酯弹性体改性之后，塑料的力学性能有了较好的改善，拉伸强度可以达到38 MPa以上，断裂伸长率可以达到280%以上，冲击强度可以达到65 KJ/m2以上。
Claims (7)
1.一种聚氨酯弹性体增韧的聚苯硫醚树脂塑料，包括有按重量份计的如下组分：聚醚型聚氨酯弹性体20～30份、聚苯硫醚100～120份、聚氯乙烯10～20份、酚醛树脂5～10份、环氧树脂5～10份、烷基苯磺酸酯2～3份、磷酸三酚酯2～3份、聚乙烯醇5～8份、高岭土4～6份、乙烯基三甲氧基硅烷3～6份、增塑剂3～5份、热稳定剂3～5份、润滑剂5～10份、抗氧化剂3～6份。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体增韧的聚苯硫醚树脂塑料，其特征在于，所述的聚醚型聚氨酯弹性体的制备方法是：按重量份，取20～30份的聚丙二醇2000，在100～110℃温度下边搅拌边真空脱水2～3h，冷却至室温，加入50～60重量份的甲苯二异氰酸酯，在70～75℃下反应0.5～1h，再加入10～20份乙二醇、10～20份丙三醇，在80～85℃下反应10～15min，真空脱泡后浇入模具中固化，固化温度是70～75℃，保温12～15h，升温至100～110℃，保温10～12h，冷却后，即可。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体增韧的聚苯硫醚树脂塑料，其特征在于：所述的增塑料剂是己二酸二辛酯或者邻苯二甲酸二辛酯。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体增韧的聚苯硫醚树脂塑料，其特征在于：所述的热稳定剂是三盐基性硫酸铅、二盐基性硫酸铅、硬脂酸钙或硬脂酸锌。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体增韧的聚苯硫醚树脂塑料，其特征在于：所述的润滑剂是石蜡或者硬脂酸。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体增韧的聚苯硫醚树脂塑料，其特征在于：所述的抗氧化剂是抗氧化剂1010或抗氧化剂DLTP。
7.一种权利要求1～6任一项所述的聚氨酯弹性体增韧的聚苯硫醚树脂塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1：将聚苯硫醚、聚氯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、烷基苯磺酸酯、磷酸三酚酯、聚乙烯醇、高岭土、乙烯基三甲氧基硅烷混合均匀；
S2：将聚醚型聚氨酯弹性体在50～60℃下真空脱水4～6h；
S3：将步骤S1中所得混合物中加入步骤2所得的脱水的聚醚型聚氨酯弹性体，再加入增塑剂、热稳定剂、润滑剂、抗氧化剂，混合均匀；在150～165℃温度下在双辊塑炼机上塑炼10～15min，得到胶料；
S4：将步骤S3所得的胶料进行硫化后，热压、脱模，即可。
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