CN103509342A - 玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂及其制备方法 - Google Patents

玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂及其制备方法，该树脂按重量百分数计算包括如下组分：聚苯硫醚30～80%；扁平玻璃纤维5～60%；圆形玻璃纤维0～60%；矿物填充剂1～5%；偶联剂0.1～3%；加工助剂0.1～2%。该制备方法包括以下步骤：（a）将聚苯硫醚树脂于140～160℃的温度下在带有除湿干燥机烘箱中干燥3～5小时；（b）称取干燥后的聚苯硫醚树脂，并称取矿物填充剂、偶联剂及加工助剂，然后加入到高速混合机中高速预混；（c）将上述步骤（b）中混合物、及称取的扁平玻璃纤维、圆形玻璃纤维依次加入到双螺杆挤出机上熔融挤出造粒。

Description

玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及一种聚苯硫醚树脂，具体涉及一种玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂及其制备方法。
【背景技术】
聚苯硫醚（PPS）是一种新型的结晶性高性能热塑性树脂，耐热性较好，具备优异的化学稳定性能，且由于具备高强度、高刚性，高温条件下刚性很少降低，具有出色的耐疲劳性能和抗蠕变性能，因此机械性能较好。然而，聚苯硫醚极易流动，单纯树脂难以注塑成型，需要加入其他材料进行增强及填充。
目前，聚苯硫醚大多采用纤维材料进行增强处理，主要加入玻纤、碳纤和矿物等。之前加入的玻纤均为普通圆形截面形状，然而加入圆形截面形状玻纤增强后的聚苯硫醚树脂，在成型加工时容易出现翘曲等问题，而且玻璃纤维填充后的制品冲击强度差，制品发脆，特别是在超薄件上表现的尤为明显，限制了其应用。
【发明内容】
鉴于上述问题，本发明的目的是开发一种玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，该玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂能进一步提高聚苯硫醚树脂的拉伸强度、冲击强度等力学性能，并能改善成型品的抗翘曲性。
为了达到上述目的，本发明的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，按重量百分数计算，其包括如下组分：
Figure BDA00001819366000011
特别地，上述聚苯硫醚的粘度为50～150Pa·s。
特别地，上述扁平玻璃纤维的扁平率为0.1～0.5，较佳为0.2～0.3。
特别地，上述扁平玻璃纤维的截面的短径为0.5～25um，截面的长径为1.0～250um。
特别地，上述矿物填充剂为滑石粉、硫酸钡或碳酸钙中的一种。
特别地，上述偶联剂为硅烷偶联剂。
特别地，上述加工助剂为脂肪酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硅酮粉中的一种、两种或两种以上的混合物。
另外，本发明还提供一种玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂的制备方法，用于制备上述玻璃纤维聚苯硫醚树脂，该方法包括以下步骤：
（a）将聚苯硫醚树脂于140～160℃的温度下在带有除湿干燥机烘箱中干燥3～5小时；
（b）称取干燥后的聚苯硫醚树脂，并称取矿物填充剂、偶联剂及加工助剂，然后加入到高速混合机中高速预混；
（c）将上述步骤（b）中混合物、及称取的扁平玻璃纤维、圆形玻璃纤维依次加入到双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间190～280℃，二区间240～290℃，三区间240～290℃，四区间240～300℃，五区间240～310℃，六区间240～310℃，七区间240～310℃，八区间240～310℃，九区间240～310℃，机头温度为270～310℃。
相较于现有技术，本发明的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂及其制备方法，通过使用扁平截面形状的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，提高了其力学性能，并能改善成型时出现翘曲的缺陷，同时可以控制成本。
【具体实施方式】
为对本发明的目的、功能及技术手段有进一步的了解，现结合具体实施例对本发明详细说明如下。
对比例及实施例中所使用的原材料如下：
聚苯硫醚为德阳公司生产，牌号为hb-crossDL。
扁平玻璃纤维为Nittobo公司生产，牌号为962S。
圆形玻璃纤维为Jushi公司生产，牌号为540。
矿物填充剂为精华公司生产，牌号为SK-6800B。
偶联剂采用KH560。
实施例1
本发明的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，按重量百分数计算，其包括如下组分：
Figure BDA00001819366000021
将聚苯硫醚树脂于140～160℃的温度下在带有除湿干燥机烘箱中干燥3～5小时；称取干燥后的聚苯硫醚树脂，并称取矿物填充剂、偶联剂及加工助剂，然后加入到高速混合机中高速预混；将上述步骤中混合物、及称取的扁平玻璃纤维、圆形玻璃纤维依次加入到双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间190～280℃，二区间240～290℃，三区间240～290℃，四区间240～300℃，五区间240～310℃，六区间240～310℃，七区间240～310℃，八区间240～310℃，九区间240～310℃，机头温度为270～310℃。
实施例2
本发明的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，按重量百分数计算，其包括如下组分：
Figure BDA00001819366000031
将聚苯硫醚树脂于140～160℃的温度下在带有除湿干燥机烘箱中干燥3～5小时；称取干燥后的聚苯硫醚树脂，并称取矿物填充剂、偶联剂及加工助剂，然后加入到高速混合机中高速预混；将上述步骤中混合物、及称取的扁平玻璃纤维依次加入到双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间190～280℃，二区间240～290℃，三区间240～290℃，四区间240～300℃，五区间240～310℃，六区间240～310℃，七区间240～310℃，八区间240～310℃，九区间240～310℃，机头温度为270～310℃。
实施例3
本发明的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，按重量百分数计算，其包括如下组分：
将聚苯硫醚树脂于140～160℃的温度下在带有除湿干燥机烘箱中干燥3～5小时；称取干燥后的聚苯硫醚树脂，并称取矿物填充剂、偶联剂及加工助剂，然后加入到高速混合机中高速预混；将上述步骤中混合物、及称取的扁平玻璃纤维、圆形玻璃纤维依次加入到双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间190～280℃，二区间240～290℃，三区间240～290℃，四区间240～300℃，五区间240～310℃，六区间240～310℃，七区间240～310℃，八区间240～310℃，九区间240～310℃，机头温度为270～310℃。
实施例4
本发明的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，按重量百分数计算，其包括如下组分：
Figure BDA00001819366000041
将聚苯硫醚树脂于140～160℃的温度下在带有除湿干燥机烘箱中干燥3～5小时；称取干燥后的聚苯硫醚树脂，并称取矿物填充剂、偶联剂及加工助剂，然后加入到高速混合机中高速预混；将上述步骤中混合物、及称取的扁平玻璃纤维依次加入到双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间190～280℃，二区间240～290℃，三区间240～290℃，四区间240～300℃，五区间240～310℃，六区间240～310℃，七区间240～310℃，八区间240～310℃，九区间240～310℃，机头温度为270～310℃。
对比例1：
对比例1中的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，按重量百分数计算，其包括如下组分：
Figure BDA00001819366000042
对比例2：
对比例2中的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，按重量百分数计算，其包括如下组分：
Figure BDA00001819366000043
上述对比例1及对比例2中的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂采用与实施例中相同的制备方法制备。
以上各实施例及对比例熔融挤出造粒后，然后在注塑机上注塑成型ASTM标准测试样条，按ASTM标准测试所得材料的机械性能，其中按照ASTM D638测试拉伸强度，按照ASTM D790测试弯曲强度及弯曲模量，按照ASTM D256测试冲击强度，测试结果如表1所示：
表1：对比例及实施例的测试结果
  测试项目   对比例1   实施例1   实施例2  对比例2   实施例3   实施例4
  拉伸强度（Mpa）   130   147   152   150   169   173
  弯曲强度（Mpa）   220   242   254   242   267   280
  弯曲模量（Mpa）   8000   9300   9700   12000   15800   16700
  冲击强度（KJ/m2）   7.3   8.8   9.2   8   9.2   9.9
  成型品翘曲程度   严重   轻微   轻微   严重   轻微   轻微
参照表1，将对比例1与实施例1及2比较，将对比例2与实施例3及4比较得出：实施例中采用扁平玻璃纤维后与对比例中单独采用圆形玻璃纤维相比较，在得到的树脂的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量及冲击强度均提高了10%～30%，显示了扁平玻璃纤维的优异性，且改善了成型时出现的翘曲缺陷。
另外，扁平玻璃纤维的扁平率在0.2以上，弯曲强度和冲击强度可以维持在较高的水平，如果扁平玻璃纤维截面太细，玻璃纤维的纺线有时会比较困难得到，相反如果其截面太粗，由于与树脂的接触面积减少作为增强材料的增强效果会减小，因此，发明人经过悉心研究扁平率为0.2～0.3，截面短径为0.5～25um，截面的长径为1.0～250um时增强效果最好。
因此，使用扁平玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，能进一步提高聚苯硫醚树脂的物理性能，改善翘曲缺陷，使其更加广泛应用于电子、电器、汽车及航空航天等领域。

Claims (9)

1.一种玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，其特征在于，按重量百分数计算，其包括如下组分：
Figure FDA00001819365900011
2.根据权利要求1所述的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，其特征在于，上述聚苯硫醚的特性粘度为50～150Pa·s。
3.根据权利要求1所述的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，其特征在于，上述扁平玻璃纤维的扁平率为0.1～0.5。
4.根据权利要求3所述的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，其特征在于，上述扁平玻璃纤维的扁平率在0.2～0.3。
5.根据权利要求3或4所述的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，其特征在于，上述扁平玻璃纤维的截面的短径为0.5～25um，截面的长径为1.0～250um。
6.根据权利要求1所述的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，其特征在于，上述矿物填充剂为滑石粉、硫酸钡或碳酸钙中的一种。
7.根据权利要求1所述的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，其特征在于，上述偶联剂为硅烷偶联剂。
8.根据权利要求1所述的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂，其特征在于，上述加工助剂为脂肪酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硅酮粉中的一种、两种或两种以上的混合物。
9.一种玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（a）将聚苯硫醚树脂于140～160℃的温度下在带有除湿干燥机烘箱中干燥3～5小时；
（b）称取干燥后的聚苯硫醚树脂，并称取矿物填充剂、偶联剂及加工助剂，然后加入到高速混合机中高速预混；
（c）将上述步骤（b）中混合物、及称取的扁平玻璃纤维、圆形玻璃纤维依次加入到双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间190～280℃，二区间240～290℃，三区间240～290℃，四区间240～300℃，五区间240～310℃，六区间240～310℃，七区间240～310℃，八区间240～310℃，九区间240～310℃，机头温度为270～310℃。
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