CN104072991A - 一种聚苯硫醚/尼龙合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种聚苯硫醚/尼龙合金材料及其制备方法。该合金材料由包含以下重量份的组分制成：50～90份聚苯硫醚、10～50份尼龙、2～10份相容剂、0.1～0.5份抗氧剂和0.2～1.0份润滑剂。本发明选择具有高强度、较高韧性的尼龙对聚苯硫醚合金化增韧，加入一定量的相容剂，改善聚苯硫醚与尼龙间的相容性，并使用异氰酸酯作为化学处理剂，连接聚苯硫醚、尼龙的大分子链段，使合金组份间形成良好的界面相容性，从而有效地提高合金材料的冲击强度。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种聚苯硫醚/尼龙合金材料及其制备方法。
背景技术
聚苯硫醚（PPS）是一种分子主链上含有苯硫基且具有结晶性的链状聚合物，属于热属性特种工程塑料。PPS具有优良的耐热、耐腐蚀、耐辐射性能，其本身具有阻燃自熄性，无需加入阻燃剂就可达UL94 V-0级，具有极好的粘合性能，吸湿性小，在高温高湿条件下仍保持优良的电绝缘性心；PPS还具有尺寸稳定性好、无毒及良好的加工成型性等优点，广泛应用于电子电气、机械、汽车、化工防腐、航空航天等领域，被称为第六大工程塑料，也是“八大”宇航材料之一，发展前景十分广阔。
PPS虽具有一系列优良性能，但由于其几何结构的对称性和高度的线性，PPS可以很容易地快速结晶，并可达到极高的结晶度，存在材料较脆、冲击性能较差、断裂伸长率较低等缺点。为了克服这些缺点，并使PPS具有新的功能性以扩大应用范围，需要对其改性。
目前，PPS常用的增韧方法有弹性体增韧、无机粒子增韧、合金化增韧，这些常规的增韧方法虽能提高其韧性，但是损失了材料的刚性，从而限制了材料的应用。
本发明选择具有高强度、较高韧性的尼龙对PPS合金化增韧，加入一定量的相容剂，并使用异氰酸酯作为化学处理剂改性PPS，从而有效地提高合金材料的冲击强度。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种聚苯硫醚/尼龙合金材料及其制备方法。
本发明选择具有高强度、较高韧性的尼龙对PPS合金化增韧，加入一定量的相容剂，改善PPS与尼龙间的相容性，并使用异氰酸酯作为化学处理剂，连接PPS、尼龙的大分子链段，使合金组份间形成良好的界面相容性，从而有效地提高合金材料的冲击强度。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种聚苯硫醚/尼龙合金材料，由包含以下重量份的组分制成：
聚苯硫醚 50～90份，
尼龙 10～50份，
相容剂 2～10份，
异氰酸酯 0.5～4.5份，
抗氧剂 0.1～0.5份，
润滑剂 0.2～1.0份。
所述的聚苯硫醚的重均分子量为40000～60000。
所述的尼龙选自尼龙6、尼龙66或尼龙1010。
所述的相容剂选自马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS-g-MAH）、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶（EPDM-g-MAH）、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝三元乙丙橡胶（EPDM-g-GMA）。
所述的异氰酸酯为二异氰酸酯，优选二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI）。
所述的抗氧剂选自四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、三［2,4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯（抗氧剂168）或β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）。
所述的润滑剂选自硬脂酸、改性乙撑双脂肪酸酰胺或季戊四醇硬脂酸酯。
一种聚苯硫醚/尼龙合金材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份含量将50～90份干燥的聚苯硫醚、10～50份干燥的尼龙、2～10份干燥的相容剂、0.5～4.5份异氰酸酯、0.1～0.5份抗氧剂和0.2～1.0份润滑剂混合均匀；
（2）将步骤（1）中混合料经喂料口，送入双螺杆挤出机，熔融挤出、造粒；
（3）将上述粒料干燥，经过注塑机制备标准样条，测其物理性能。
所述的步骤（1）中聚苯硫醚的干燥条件为110～130℃烘箱中干燥6～8h，尼龙的干燥条件为90～110℃烘箱中干燥6～10h，相容剂的干燥条件为60～80℃烘箱中干燥8～10h。
所述的步骤（1）中混合的装置为高速混合机，混合时间为3～7min。
所述的步骤（2）双螺杆挤出机中熔融挤出温度为280～310℃。
所述的步骤（3）中粒料干燥条件为110～130℃烘箱中干燥6～8h，注塑机制备标准样条的温度为280～310℃。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
（1）本发明选择具有高强度、较高韧性的尼龙对PPS合金化增韧，不仅可以提高PPS的韧性，同时不减弱PPS的刚性和耐热性；加入一定量的相容剂，可以改善PPS与尼龙间的相容性；
（2）使用异氰酸酯作为化学处理剂，在熔融挤出过程中，异氰酸酯的-NCO与PPS分子链的端基-SH发生化学反应，生成-NH-COS-；同时-NCO也能与尼龙的端基-NH2、-COOH发生化学反应，连接PPS、尼龙的大分子链，使合金组份间形成良好的界面相容性，从而有效地提高合金材料的冲击强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
以下实施例中，所得产品的拉伸性能按照标准GB/T1040-1992测试，弯曲性能按照标准GB/T9341-2000测试，冲击强度按照标准GB/T1843-1996的规定测定悬臂梁缺口冲击强度。
实施例1
（1）先将聚苯硫醚（重均分子量为60000）在110℃的烘箱中干燥8h，尼龙1010在90℃的烘箱中干燥10h，相容剂SEBS-g-MAH在60℃的烘箱中干燥10h，取干燥过的聚苯硫醚90份、10份尼龙1010、2份相容剂SEBS-g-MAH、4.5份粉碎的二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI）、0.1份抗氧剂1010和0.2份的润滑剂硬脂酸钙，在高速混合机中混合3min；
（2）将上述（1）中混合料经喂料口，送入双螺杆挤出机，熔融挤出、造粒，挤出机各段温度为：一区280℃，二区295℃，三区310℃，四区310℃，五区305℃，机头温度为300℃；
（3）将上述粒料在110℃的烘箱中干燥8h，再经过注塑机制备标准样条，测其性能，详见表1，其中注塑机各段温度为：第一段280℃、第二段310℃、第三段305℃，机头温度为295℃。
实施例2
（1）先将聚苯硫醚（重均分子量为60000）在120℃的烘箱中干燥7h，尼龙1010在100℃的烘箱中干燥8h，相容剂EPDM-g-MAH在70℃的烘箱中干燥9h，取干燥过的聚苯硫醚80份、20份尼龙1010、4份相容剂EPDM-g-MAH、3.5份粉碎的二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI）、0.2份的抗氧剂168和0.4份的润滑剂TAF（改性乙撑双脂肪酸酰胺，苏州兴泰国光化学助剂有限公司）在高速混合机中混合4min；
（2）将上述（1）中混合料经喂料口，送入双螺杆挤出机，熔融挤出、造粒，挤出机各段温度为：一区280℃，二区295℃，三区310℃，四区310℃，五区305℃，机头温度为300℃；
（3）将上述粒料在120℃的烘箱中干燥7h，再经过注塑机制备标准样条，测其性能，详见表1，其中注塑机各段温度为：第一段280℃、第二段310℃、第三段305℃，机头温度为295℃。
实施例3
（1）先将聚苯硫醚（重均分子量为60000）在130℃的烘箱中干燥6h，尼龙1010在110℃的烘箱中干燥6h，相容剂EPDM-g-GMA在80℃的烘箱中干燥8h，取干燥过的聚苯硫醚70份、30份尼龙1010、6份相容剂EPDM-g-GMA、2.5份粉碎的二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI）、0.3份的抗氧剂1076和0.6份的润滑剂RH-313A（东莞市健行塑胶制品有限公司）在高速混合机中混合5min；
（2）将上述（1）中混合料经喂料口，送入双螺杆挤出机，熔融挤出、造粒，挤出机各段温度为：一区280℃，二区295℃，三区310℃，四区310℃，五区305℃，机头温度为300℃；
（3）将上述粒料在130℃的烘箱中干燥6h，再经过注塑机制备标准样条，测其性能，详见表1，其中注塑机各段温度为：第一段280℃、第二段310℃、第三段305℃，机头温度为295℃。
实施例4
（1）先将聚苯硫醚（重均分子量为60000）在120℃的烘箱中干燥7h，尼龙1010在110℃的烘箱中干燥6h，相容剂SEBS-g-MAH在60℃的烘箱中干燥10h，取干燥过的聚苯硫醚60份、40份尼龙1010、8份相容剂SEBS-g-MAH、1.5份粉碎的二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI）、0.4份抗氧剂1076和0.8份的润滑剂RH-313A（东莞市健行塑胶制品有限公司），在高速混合机中混合6min；
（2）将上述（1）中混合料经喂料口，送入双螺杆挤出机，熔融挤出、造粒，挤出机各段温度为：一区280℃，二区295℃，三区310℃，四区310℃，五区305℃，机头温度为300℃；
（3）将上述粒料在120℃的烘箱中干燥7h，再经过注塑机制备标准样条，测其性能，详见表1，其中注塑机各段温度为：第一段280℃、第二段310℃、第三段305℃，机头温度为295℃。
实施例5
（1）先将聚苯硫醚（重均分子量为60000）在110℃的烘箱中干燥8h，尼龙1010在90℃的烘箱中干燥10h，相容剂EPDM-g-MAH在60℃的烘箱中干燥10h，取干燥过的聚苯硫醚50份、50份尼龙1010、10份相容剂EPDM-g-MAH、0.5份粉碎的二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI）、0.5份的抗氧剂168和1.0份的润滑剂TAF（改性乙撑双脂肪酸酰胺，苏州兴泰国光化学助剂有限公司）在高速混合机中混合7min；
（2）将上述（1）中混合料经喂料口，送入双螺杆挤出机，熔融挤出、造粒，挤出机各段温度为：一区280℃，二区295℃，三区310℃，四区310℃，五区305℃，机头温度为300℃；
（3）将上述粒料在110℃的烘箱中干燥8h，再经过注塑机制备标准样条，测其性能，详见表1，其中注塑机各段温度为：第一段280℃、第二段310℃、第三段305℃，机头温度为295℃。
实施例6
（1）先将聚苯硫醚（重均分子量为40000）在120℃的烘箱中干燥7h，尼龙6在110℃的烘箱中干燥6h，相容剂SEBS-g-MAH在60℃的烘箱中干燥10h，取干燥过的聚苯硫醚60份、40份尼龙1010、8份相容剂SEBS-g-MAH、1.5份粉碎的二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI）、0.4份抗氧剂1076和0.8份的润滑剂RH-313A（东莞市健行塑胶制品有限公司），在高速混合机中混合6min；
（2）将上述（1）中混合料经喂料口，送入双螺杆挤出机，熔融挤出、造粒，挤出机各段温度为：一区280℃，二区295℃，三区310℃，四区310℃，五区305℃，机头温度为300℃；
（3）将上述粒料在120℃的烘箱中干燥7h，再经过注塑机制备标准样条，测其性能，详见表1，其中注塑机各段温度为：第一段280℃、第二段310℃、第三段305℃，机头温度为295℃。
实施例7
（1）先将聚苯硫醚（重均分子量为50000）在120℃的烘箱中干燥7h，尼龙66在110℃的烘箱中干燥6h，相容剂SEBS-g-MAH在60℃的烘箱中干燥10h，取干燥过的聚苯硫醚60份、40份尼龙1010、8份相容剂SEBS-g-MAH、1.5份粉碎的二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI）、0.4份抗氧剂1076和0.8份的润滑剂RH-313A（东莞市健行塑胶制品有限公司），在高速混合机中混合6min；
（2）将上述（1）中混合料经喂料口，送入双螺杆挤出机，熔融挤出、造粒，挤出机各段温度为：一区280℃，二区295℃，三区310℃，四区310℃，五区305℃，机头温度为300℃；
（3）将上述粒料在120℃的烘箱中干燥7h，再经过注塑机制备标准样条，测其性能，详见表1，其中注塑机各段温度为：第一段280℃、第二段310℃、第三段305℃，机头温度为295℃。
对比实施例
（1）先将聚苯硫醚（重均分子量为60000）在120℃的烘箱中干燥7h，0.4份抗氧剂1076和0.8份的润滑剂RH-313A（东莞市健行塑胶制品有限公司），在高速混合机中混合6min；
（2）将上述（1）中混合料经喂料口，送入双螺杆挤出机，熔融挤出、造粒，挤出机各段温度为：一区280℃，二区295℃，三区310℃，四区310℃，五区305℃，机头温度为300℃；
（3）将上述粒料在120℃的烘箱中干燥7h，再经过注塑机制备标准样条，测其性能，详见表1，其中注塑机各段温度为：第一段280℃、第二段310℃、第三段305℃，机头温度为295℃。
表1 聚苯硫醚/尼龙合金材料性能
| 性能指标 | 拉伸强度/MPa | 弯曲强度/MPa | 弯曲模量/GPa | 冲击强度/kJ·m-2 |
| 实施例1 | 66.2 | 90.4 | 2.89 | 2.75 |
| 实施例2 | 70.3 | 96.1 | 2.81 | 3.87 |
| 实施例3 | 73.1 | 101.9 | 2.72 | 5.16 |
| 实施例4 | 76.6 | 107.1 | 2.70 | 6.82 |
| 实施例5 | 75.5 | 105.0 | 2.61 | 6.58 |
| 实施例6 | 74.6 | 105.2 | 2.68 | 6.91 |
| 实施例7 | 72.3 | 103.6 | 2.65 | 7.20 |
| 对比实施例 | 78.2 | 112.7 | 2.98 | 2.43 |
从表1中实施例1～7和对比实施例可以看出，在聚苯硫醚中加入尼龙、相容剂以及异氰酸酯，可以很大程度上提高聚苯硫醚的冲击性能，而且使得改性后的聚苯硫醚的拉伸强度和弯曲强度损失很少。
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 (10)
1.一种聚苯硫醚/尼龙合金材料，其特征在于：由包含以下重量份的组分制成：
聚苯硫醚 50～90份，
尼龙 10～50份，
相容剂 2～10份，
异氰酸酯 0.5～4.5份，
抗氧剂 0.1～0.5份，
润滑剂 0.2～1.0份。
2.根据权利要求1所述的聚苯硫醚/尼龙合金材料，其特征在于：所述的聚苯硫醚的重均分子量为40000～60000。
3.根据权利要求1所述的聚苯硫醚/尼龙合金材料，其特征在于：所述的尼龙选自尼龙6、尼龙66或尼龙1010。
4.根据权利要求1所述的聚苯硫醚/尼龙合金材料，其特征在于：所述的相容剂选自马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶或甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝三元乙丙橡胶。
5.根据权利要求1所述的聚苯硫醚/尼龙合金材料，其特征在于：所述的异氰酸酯为异氰酸酯为二异氰酸酯，优选二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯。
6.根据权利要求1所述的聚苯硫醚/尼龙合金材料，其特征在于：所述的抗氧剂选自四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、三［2,4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯或β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯。
7.根据权利要求1所述的聚苯硫醚/尼龙合金材料，其特征在于：所述的润滑剂选自硬脂酸、改性乙撑双脂肪酸酰胺或季戊四醇硬脂酸酯。
8.一种上述权利要求1-7中任一所述的聚苯硫醚/尼龙合金材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按权利要求1所述的重量份含量称取原料，将50～90份干燥的聚苯硫醚、10～50份干燥的尼龙、2～10份干燥的相容剂、0.5～4.5份异氰酸酯、0.1～0.5份抗氧剂和0.2～1.0份润滑剂，混合均匀；
（2）将步骤（1）中混合料经喂料口，送入双螺杆挤出机，熔融挤出、造粒；
（3）将上述粒料干燥，经过注塑机制备标准样条，测其物理性能。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（1）中聚苯硫醚的干燥条件为110～130℃烘箱中干燥6～8h；尼龙的干燥条件为90～110℃烘箱中干燥6～10h；相容剂的干燥条件为60～80℃烘箱中干燥8～10h；
或所述的步骤（1）中混合的装置为高速混合机，混合时间为3～7min。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（2）双螺杆挤出机中熔融挤出温度为280～310℃；
或所述的步骤（3）中粒料干燥条件为110～130℃烘箱中干燥6～8h，注塑机制备标准样条的温度为280～310℃。
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Denomination of invention: Polyphenylene sulfide/nylon alloy material and preparation method thereof Effective date of registration: 20191202 Granted publication date: 20180209 Pledgee: Chuzhou economic and Technological Development Corporation Pledgor: Shanghai Jieshijie New Materials (Group) Co., Ltd. Registration number: Y2019980000815 |
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