CN103709750A - 碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料，含有聚苯硫醚、聚苯醚、碳纤维和助剂，助剂含有相容剂、抗氧剂、偶联剂和润滑剂。还公开一种制备碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料的方法，包括如下步骤：（1）将聚苯硫醚和聚苯醚，以及相容剂、抗氧剂、偶联剂和润滑剂混合分散，得到混合料；（2）将混合料加入挤压机，在挤出过程中加入碳纤维。本发明的碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料具有刚性高、耐腐蚀、蠕变低，以及韧性好、流动性好、抗冲击性能强、弯曲性能及拉伸强度更高、弯曲模量大的优点。

Description

碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别涉及碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料及其制备方法。 
背景技术
聚苯硫醚（英文名称：Polyphenylene sulfide，简称PPS）是分子主链中带有苯硫基的线形结晶性热塑性树脂，此树脂是一种性能优异的特种工程塑料。它的耐热性能优异，热变形温度超过260℃，长期使用温度为220—240℃：力学性能好，刚性极强，表面硬度大，并具有优异的耐蠕变性和耐疲劳性，耐磨性突出：耐腐蚀、耐化学药品性优异，即使在170℃以下几乎不溶于任何溶剂；电性能优异，即使在高温、高湿、高频率下仍具有优良的电性能；阻燃性为UL94V—0级：尺寸稳定性好，成型收缩率小。但是，由于PPS主链上大量的苯环增加了高分子链的刚性，使其性能脆、冲击韧性不高，因而在应用中受到了一定的限制。 
发明内容
本发明的目的是提供一种碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料及其制备方法，可以解决上述现有技术问题。 
根据本发明的一个方面，提供了一种碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料，含有聚苯硫醚、聚苯醚、碳纤维和助剂，所述助剂含有相容剂、抗氧剂、偶联剂和润滑剂。 
本发明的碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料具有刚性高、耐腐蚀、蠕变低，以及韧性好、流动性好、抗冲击性能强、弯曲性能及拉伸强度更高、弯曲模量大的优点。 
在一些实施方式中，相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃。由此，可以使聚苯硫醚和聚苯醚这两种高分子材料的末端基团活化，不产生排斥作用，形成一个整体。 
在一些实施方式中，抗氧剂为羟基苯基丙烯酸酯或羟基苯甲基丙烯酸酯。由此，可以阻碍高分子材料在热加工过程中的氧化反应，防止高分子材料的性能变差。 
在一些实施方式中，偶联剂为Y—氨丙基三乙氧基硅烷或双马来酰胺树 脂。由此，可以对碳纤维进行表面处理，增大其与高分子材料的粘结力。 
在一些实施方式中，润滑剂为硬酯酸、硬脂酸钡或聚乙烯蜡。由此，可以降低高分子材料熔融状态的流动粘度，便于加工。 
在一些实施方式中，以重量份数计，其中聚苯硫醚35～45、碳纤20～40、维聚苯醚25～35、助剂2。优点是制成的材料既有韧性、又具有高强度、高模量。 
在一些实施方式中，以重量份数计，其中相容剂1、抗氧剂0.3、偶联剂0.3、润滑剂0.4。优点是增大几种材料的结合力、增加强度，方便加工。 
本发明还提供了一种碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料的制备方法，包括如下步骤：（1）将聚苯硫醚和聚苯醚，以及相容剂、抗氧剂、偶联剂和润滑剂混合分散，得到混合料；（2）将混合料加入挤压机，在挤出过程中加入碳纤维。 
在一些实施方式中，碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料的制备方法，其中还包括步骤（3）将步骤（2）中挤压得到的制品冷却切粒。由此，便于材料储存，以及再次加工。 
在一些实施方式中，碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料的制备方法，其中在步骤（1）将聚苯硫醚和聚苯醚，以及相容剂混合分散后，再加入抗氧剂、偶联剂和润滑剂得到混合料。优点是减少液体物料附在固体物料表面。 
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明，但保护范围不受这些实施例的限制。 
实施例1： 
首先，常温常压下将聚苯硫醚、聚苯醚，以及相溶剂马来酸酐接枝聚烯烃在高速搅拌机中混合分散均匀，搅拌速度约为1500转/分钟，搅拌时间约为3分钟。再将抗氧剂羟基苯基丙烯酸酯、润滑剂硬酯酸和偶联剂Y—氨丙基三乙氧基硅烷加入该高速搅拌机中搅拌分散均匀，得到混合料。在本实施例中，以重量份数计，聚苯硫醚35、碳纤维20、聚苯醚25、助剂2。以重量份数计，相容剂1、抗氧剂0.3、偶联剂0.3、润滑剂0.4。 
然后，将混合料加入双螺杆挤出机中，在混合料挤出的过程中加入碳纤维。双螺杆挤压机的设定工艺条件为温度275～290℃，螺杆转速1100转/分钟。混合料喂料机的转速250转/分钟，加入12股碳纤维。 
碳纤维的加入量可根据需要碳纤维在成品中所占的比例来确定。通常情况下，如果碳纤维的比例为20%，加入10股碳纤维；如果碳纤维的比例为 30%，加入15股碳纤维；如果碳纤维的比例为40%，加入20股碳纤维。 
最后，在双螺杆挤出机的出料口设置冷水槽，将挤出的物料在冷水槽中拉条切粒，切成5～6mm长的碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料。冷水槽里的水温低于40℃。 
经测定，本实施例制备的碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料的缺口冲击强度为9.3千焦/平方米，弯曲模量为24000，拉伸强度为160兆帕，弯曲强度为220兆帕，阻燃等级为FV-0，热变形温度为255摄氏度，密度为1.52克/立方厘米。 
表1是实施例1，以及在其它一些与实施例1相同的方法制备碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料的实施例中，聚苯硫醚、聚苯醚、碳纤维和助剂的重量份数，以及所制备的碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料的缺口冲击强度、弯曲模量、拉伸强度、弯曲强度、垂直燃烧、热变形温度和密度。 
在这些实施例中，以重量份数计，其中相容剂1、抗氧剂0.3、偶联剂0.3、润滑剂0.4；以重量份数计，其中聚苯硫醚35～45、碳纤20～40、维聚苯醚25～35、助剂2。 
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。 
Figure 2

Claims (10)

1.碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料，其特征在于，含有聚苯硫醚、聚苯醚、碳纤维和助剂，所述助剂含有相容剂、抗氧剂、偶联剂和润滑剂。
2.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料，其中所述相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃。
3.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料，其中所述抗氧剂为羟基苯基丙烯酸酯或羟基苯甲基丙烯酸酯。
4.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料，其中所述偶联剂为Y—氨丙基三乙氧基硅烷或双马来酰胺树脂。
5.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料，其中所述润滑剂为硬酯酸、硬脂酸钡或聚乙烯蜡。
6.根据权利要求1～5任一项所述的碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料，以重量份数计，其中聚苯硫醚35～45、碳纤20～40、维聚苯醚25～35、助剂2。
7.根据权利要求1～5任一项所述的碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料，以重量份数计，其中相容剂1、抗氧剂0.3、偶联剂0.3、润滑剂0.4。
8.制备如权利要求1所述的碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料的方法，包括如下步骤：
（1）将聚苯硫醚和聚苯醚，以及相容剂、抗氧剂、偶联剂和润滑剂混合分散，得到混合料；
（2）将所述混合料加入挤压机，在挤出过程中加入碳纤维。
9.根据权利要求8所述的碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料的制备方法，其中还包括步骤（3）将所述步骤（2）中挤压得到的制品冷却切粒。
10.根据权利要求8或9所述的碳纤维增强聚苯醚混合改性聚苯硫醚复合材料的制备方法，其中在所述步骤（1）将聚苯硫醚和聚苯醚，以及相容剂混合分散后，再加入抗氧剂、偶联剂和润滑剂得到混合料。
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