CN104231628A - 一种高强度聚苯硫醚增强增韧复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度聚苯硫醚增强增韧复合材料及其制备方法，高强度聚苯硫醚增强增韧复合材料由下列组分组成(重量百分比)：交联型聚苯硫醚：44％～56％，表面用相对添加物重量百分比为0.3％～0.6％的硅烷偶联剂处理的增强剂：40％～50％，添加剂：3％～6％，该复合材料具有高强度、高韧性、耐高温、易成型等优点，适用于汽车零件、家电、化工等有耐高温、耐腐蚀、抗扭压、低蠕变等要求的应用领域。

Description

一种高强度聚苯硫醚增强增韧复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高强度聚苯硫醚增强增韧复合材料及其制备方法。

背景技术

聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide)，是美国Phillips Petroleum于1971年首次实现工业化生产，并得到迅速发展的一种高性能热塑性工程塑料。其化学结构式为

聚苯硫醚是白色粉末状的半结晶聚合物，具有优良的阻燃性、耐化学腐蚀性及良好的机械和电学性能，可用多种方法加工成型，还适合精密成型，在汽车制造、电子电气、化工、仪器仪表和航天工业等领域具有广泛的应用前景。

但由于聚苯硫醚主链上大量苯环的存在，增加了材料的刚性，使其存在脆性大、韧性差的缺点，使聚苯硫醚的应用受到了很大的限制。通常需要将其与玻璃纤维进行复合以获得更高的强度、高温稳定性和尺寸稳定性，但玻璃纤维增强对其韧性的提高有限。使用传统的橡胶弹性体改性时，由于分散差，且橡胶与基体粘结差，其增韧效果不明显，往往还导致刚性和耐热性能下降。因此制备或选择适当的界面增容剂来加强界面粘接是增韧改性的关键。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺点，提供一种高强度聚苯硫醚增强增韧复合材料，其具有密度低、强度高、韧性好、耐高温等优点，满足尺寸稳定性要求，适用于电子、电气、化工、汽车制造等领域。

本发明的另一目的是提供上述复合材料的制备工艺。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高强度聚苯硫醚增强增韧复合材料，它是以交联型聚苯硫醚树脂为基体，玻璃纤维为增强相，以增韧相容剂强化聚苯硫醚与玻璃纤维的界面粘结，以成核剂加速聚苯硫醚结晶速率。

它由如下重量百分比的组分经过混合挤出造粒组成：

交联型聚苯硫醚：44％～56％，

表面用相对添加物重量百分比为0.3％～0.6％的硅烷偶联剂处理的增强剂：40％～50％，

添加剂：3％～6％。

本发明的高强度聚苯硫醚增强增韧复合材料还包括重量百分比为0.5％～1.5％的辅助助剂，所述助剂包括抗氧剂、润滑剂、成核剂中的一种或一种以上的混合物，其中抗氧剂(重量百分比0.1％～0.5％)可为1010、1076等常规抗氧剂、润滑剂(重量百分比0.2％～0.5％)为硅酮粉和季戊四醇硬脂酸脂等，成核剂(重量百分比0.3％～1.0％)为平均粒径0.8～1.0μm的超细滑石粉、二氧化硅中的一种或两种。

所述的聚苯硫醚为交联型聚苯硫醚树脂，长分子链末端带化学活性端基，在适当条件下可发生交联反应，生成局部交联网络结构。

所述增强剂为短切玻璃纤维、硫酸钙晶须的一种或一种以上的混合物。其中无碱短切玻璃纤维，纤维直径17～14μm，表面涂覆硅烷基浸润剂；硫酸钙晶须直径1～3μm，长度10～80μm；所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

所述的增韧相容剂为苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、无规乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油脂-丙烯酸酯共聚物和氢化SBS一种或一种以上混合物。

一种高强度聚苯硫醚增强增韧复合材料的制备方法，它包括以下步骤：

(1)按重量份将44～56份交联型聚苯硫醚、3～6份添加剂以及40～50份表面用相对添加物重量百分比为0.3％～0.6％的硅烷偶联剂处理的增强剂通过高速混合机充分混匀，得到预混物；其中增强剂采用短切玻璃纤维时应在挤出过程中加入；

(2)将步骤(1)所得的挤塑原料送入双螺杆挤出机的主料斗，被均匀地熔融共混挤出，挤出工艺参数为：熔融温度270～300℃，螺杆转速300～600rpm；

(3)稳定挤出后，将40～50重量份的短切玻璃纤维从挤出机侧向加料口定量引入；

(4)熔融状料条从挤出机口模被牵引入水槽冷却固化后，进入切粒装置被切成颗粒状复合材料。

本发明的有益效果是：

(1)与传统玻璃纤维增强或弹性体增韧的聚苯硫醚复合材料相比，其刚性、强度、耐热性得以保持的同时韧性得到很大提高。

(2)复合材料兼具有耐腐蚀、易成型、密度低、尺寸稳定性好的特点。

(3)适用于汽车零件、家电、化工等有耐高温、耐腐蚀、抗扭压、低蠕变、低成本化要求的应用领域。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1：

组分和重量份如下：

将56份交联型聚苯硫醚、0.3份硅酮粉、0.5份纳米二氧化硅、0.2份1076抗氧剂按比例称量好后加入高速混合机混合1分钟，然后加入3份无规乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油脂-丙烯酸酯共聚物混合3分钟；所得混合物由挤出机的加料斗加入，将40份的短切玻璃纤维由侧向加料口定量引入，经熔融挤出造粒制得聚苯硫醚增强增韧复合材料。

实施例2：

组分和重量份如下：

将48份交联型聚苯硫醚、5份硫酸钙晶须、0.3份硅酮粉、0.5份纳米滑石粉、0.2份1076抗氧剂按比例称量好后加入高速混合机混合1分钟，然后加入3份无规乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油脂-丙烯酸酯共聚物、3份苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物混合3分钟；所得混合物由挤出机的加料斗加入，将40份的短切玻璃纤维由侧向加料口定量引入，经熔融挤出造粒制得聚苯硫醚增强增韧复合材料。

实施例3：

组分和重量份如下：

将44份交联型聚苯硫醚、10份硫酸钙晶须、0.3份季戊四醇硬脂酸酯、0.5份纳米滑石粉、0.2份1076抗氧剂按比例称量好后加入高速混合机混合1分钟，然后加入3份苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、2份无规乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油脂-丙烯酸酯共聚物混合3分钟；所得混合物由挤出机的加料斗加入，将40份的短切玻璃纤维由侧向加料口定量引入，经熔融挤出造粒制得聚苯硫醚增强增韧复合材料。

实施例4：

组分和重量份如下：

将54份交联型聚苯硫醚、0.3份季戊四醇硬脂酸酯、0.5份纳米滑石粉、0.2份1010抗氧剂按比例称量好后加入高速混合机混合1分钟，然后加入3份苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、2份氢化SBS混合3分钟；所得混合物由挤出机的加料斗加入，将40份的短切玻璃纤维由侧向加料口定量引入，经熔融挤出造粒制得聚苯硫醚增强增韧复合材料。

实施例5：

组分和重量份如下：

将49份交联型聚苯硫醚、5份硫酸钙晶须、0.3份季戊四醇硬脂酸酯、0.5份纳米二氧化硅、0.2份1076抗氧剂按比例称量好后加入高速混合机混合1分钟，然后加入3份氢化SBS、2份无规乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油脂-丙烯酸酯共聚物混合3分钟；所得混合物由挤出机的加料斗加入，将40份的短切玻璃纤维由侧向加料口定量引入，经熔融挤出造粒制得聚苯硫醚增强增韧复合材料。

实施例6：

组分和重量份如下：

将56份交联型聚苯硫醚、0.3份硅酮粉、0.5份二氧化硅、0.2份1076抗氧剂按比例称量好后加入高速混合机混合1分钟，然后加入3份苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物混合3分钟；所得混合物由挤出机的加料斗加入，将40份的短切玻璃纤维由侧向加料口定量引入，经熔融挤出造粒制得聚苯硫醚增强增韧复合材料。

高强度聚苯硫醚增强增韧复合材料性能检测结果

各实施例中所制备的复合材料按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，各实施例中的物理性能分别按国家标准进行测试。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容并非用以直接限定本发明的专利保护范围，任何本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明所公开的精神和范围内，在实施的形式上及细节上所做的改进和润饰，均属本发明的专利保护范围，因此本发明的专利保护范围仍须以本说明书所附的权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种高强度聚苯硫醚增强增韧复合材料，其特征在于,它由下列组分组成(重量百分比)：

交联型聚苯硫醚：44％～56％，

表面用相对添加物重量百分比为0.3％～0.6％的硅烷偶联剂处理的增强剂：40％～50％，

添加剂：3％～6％。

2.根据权利要求1所述的一种高强度聚苯硫醚增强增韧复合材料，其特征在于，所述高强度聚苯硫醚增强增韧复合材料组分还包括重量百分比为0.5％～1.5％的助剂,所述助剂包括(重量百分比)：0.1％～0.5％抗氧剂，0.2％～0.5％润滑剂，0.3％～1.0％成核剂中的一种或一种以上的混合物。

3.根据权利要求2所述的一种高强度聚苯硫醚增强增韧复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为1010抗氧剂、1076抗氧剂，润滑剂为硅酮粉和季戊四醇硬脂酸脂，成核剂为平均粒径0.8～1.0μm的超细滑石粉、二氧化硅中的一种或两种。

4.据权利要求1所述的一种高强度聚苯硫醚增强增韧复合材料，其特征在于，所述的添加剂为苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、无规乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油脂-丙烯酸酯共聚物、氢化SBS中的一种或一种以上的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种高强度聚苯硫醚增强增韧复合材料，其特征在于，所述增强剂为短切玻璃纤维和硫酸钙晶须中的一种或一种以上的混合物。

6.一种制备权利要求1-5之一所述的高强度聚苯硫醚增强增韧复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按重量份将44～56份交联型聚苯硫醚、3～6份添加剂以及40～50份表面用相对添加物重量百分比为0.3％～0.6％的硅烷偶联剂处理的增强剂通过高速混合机充分混匀，得到预混物,其中增强剂采用短切玻璃纤维应在挤出过程中加入；

(2)将步骤(1)所得的挤塑原料送入双螺杆挤出机的主料斗后被均匀地熔融共混挤出，挤出工艺参数为：熔融温度270～300℃，螺杆转速300～600rpm；

(3)稳定挤出后，将40～50重量份的短切玻璃纤维从挤出机侧向加料口定量引入；

(4)熔融状料条从挤出机口模被牵引入水槽冷却固化后，进入切粒装置切成颗粒状复合材料。