CN105729657A - 一种pps复合材料、铝合金塑胶制品及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PPS复合材料、铝合金塑胶制品及其制备方法,PPS复合材料的制备方法包括以下步骤:1)将碳纤维放入质量分数为30%~50%的硝酸溶液和质量分数为25%~35%的硝酸钠的混合溶液中,浸润30~50分钟,进行表面刻蚀处理,然后取出用清水清洗至中性,烘干;2)将PPS塑胶与抗氧化剂、硅烷偶联剂和钙锌稳定剂按质量比98%:0.1%~0.5%:0.5~0.8%:1.0~1.2%混合均匀,再将混合成分加入双螺杆挤出机,同时加入步骤1)处理后的碳纤维,所述碳纤维与所述混合成分的质量比为25%~35%:65%~75%,抽粒,制得碳纤维改性的PPS复合材料。本发明的制备方法制得的PPS复合材料的力学性能较好,制得的铝合金塑胶制品中PPS与铝合金的结合强度较好。
Description
【技术领域】
本发明涉及复合材料的制备方法,特别是涉及一种PPS复合材料、铝合金塑胶制品及其制备方法。
【背景技术】
PPS(聚苯硫醚)具有优异的耐热性,兼顾它的摩擦自润滑性,化学稳定性、尺寸稳定性,阻燃性和电绝缘性,在工业领域应用很广泛。随着世界科技的发展,PPS塑料的使用量日益增加。但是,PPS自身性的抗拉强度、抗弯强度等性能在工程塑料中属中等水平,伸长率和冲击强度也很低。目前在电子产品,例如手机上应用的PPS复合材料,通常是PPS中加入玻璃纤维和填料改性来增强其力学性能,但是在受力构件中相对来说还有些不足。特别是在铝合金纳米微孔注塑应用中,目前的PPS复合材料注塑后常出现PPS与铝合金结合力较低的问题。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是:弥补上述现有技术的不足,提出一种PPS复合材料、铝合金塑胶制品及其制备方法,制得的PPS复合材料的力学性能较好,制得的铝合金塑胶制品中PPS与铝合金的结合强度较好。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决:
一种PPS复合材料的制备方法,包括以下步骤:1)将碳纤维放入质量分数为30%~50%的硝酸溶液和质量分数为25%~35%的硝酸钠的混合溶液中,浸润30~50分钟,进行表面刻蚀处理,然后取出用清水清洗至中性,烘干;2)将PPS塑胶与抗氧化剂、硅烷偶联剂和钙锌稳定剂按质量比98%:0.1%~0.5%:0.5~0.8%:1.0~1.2%混合均匀,再将混合成分加入双螺杆挤出机,同时加入步骤1)处理后的碳纤维,所述碳纤维与所述混合成分的质量比为25%~35%:65%~75%,抽粒,制得碳纤维改性的PPS复合材料。
优选的技术方案中,
所述步骤2)中,所述碳纤维与所述混合成分混合时,按照如下阶段混合熔融:第一阶段温度为160~180℃,第二阶段温度为250~270℃,第三阶段温度为270~280℃,第四阶段温度为280~290℃。
所述步骤2)中,所述PPS塑胶与抗氧化剂、硅烷偶联剂和钙锌稳定剂按质量比98%:0.4%:0.6%:1.0%混合均匀。
所述步骤2)中,所述碳纤维与所述混合成分的质量比为30%:70%。
所述步骤2)中,将PPS塑胶放入烤箱在90℃下烘4~6小时后再与抗氧化剂、硅烷偶联剂和钙锌稳定剂进行混合。
本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决:
一种PPS复合材料,由以下组分组成:质量分数比为25%~35%:65%~75%的碳纤维与混合成分;其中,碳纤维为放入质量分数为30%~50%的硝酸溶液和质量分数为25%~35%的硝酸钠的混合溶液中,浸润30~50分钟,进行表面刻蚀处理,然后取出用清水清洗至中性,烘干后得到的碳纤维;混合成分中,PPS塑胶与抗氧化剂、硅烷偶联剂和钙锌稳定剂的质量比98%:0.1%~0.5%:0.5~0.8%:1.0~1.2%。
一种铝合金塑胶制品的制备方法,按照如上所述的PPS复合材料的制备方法制备PPS复合材料,将制得的PPS复合材料加入注塑机;将经过阳极氧化的铝合金结构件置于注塑模具中;调节注塑机进行注塑,制得铝合金与塑胶相结合的制品。
一种根据如上所述的制备方法制得的铝合金塑胶制品。
本发明与现有技术对比的有益效果是:
本发明的PPS复合材料、铝合金塑胶制品及其制备方法,将碳纤维放入浓硝酸和硝酸钠的溶液中刻蚀表面,经表面处理后,与PPS、抗氧化剂、硅烷偶联剂和钙锌稳定剂按照一定比例混合均匀,挤出抽粒后得到碳纤维改性的PPS塑胶粒。经测试,该改性的PPS塑胶的主要力学性能,如抗拉性能、抗弯性能、压缩和冲击强度均有大幅度提高。当其应用于铝合金纳米微孔注塑中制备铝合金与塑胶的复合制品时,该改性的PPS能在注塑过程中长期负荷和热负荷的作用下保持高的力学性能和尺寸稳定性,使制得的复合制品中铝合金和PPS之间的结合强度较好。
【具体实施方式】
本发明的构思在于针对现有玻璃纤维改性的PPS在铝合金纳米微孔注塑应用中导致的PPS与铝合金结合力不够的问题,经研究发现PPS材料的刚性和强度不足是原因之一,可通过提高PPS的刚性和强度来解决PPS与铝合金结合力不够的问题。在研发具有较好力学强度的PPS复合材料的过程中,发现采用碳纤维对PPS进行改性,可增强PPS塑胶的力学性能,进而在铝合金纳米微孔注塑中保持高的力学性能和尺寸稳定性。
本具体实施方式提供一种PPS复合材料的制备方法,包括以下步骤:
1)将碳纤维放入质量分数为30%~50%的硝酸溶液和质量分数为25%~35%的硝酸钠的混合溶液中,浸润30~50分钟,进行表面刻蚀处理,然后取出用清水清洗至中性,烘干。该步骤中,将碳纤维经过浓硝酸和硝酸钠的溶液刻蚀表面,从而增加碳纤维的表面张力,使碳纤维后续可与PPS更好地结合。
2)将PPS与抗氧化剂、硅烷偶联剂和钙锌稳定剂按质量比98%:0.1%~0.5%:0.5~0.8%:1.0~1.2%混合均匀,再将混合成分加入双螺杆挤出机,同时加入步骤1)处理后的碳纤维,所述碳纤维与所述混合成分的质量比为25%~35%:65%~75%,抽粒,制得碳纤维改性的PPS复合材料。
该步骤中,将PPS的混合成分与碳纤维加入双螺杆挤出机混合,利用双螺杆挤出对PPS和碳纤维进行共混的优势,碳纤维在PPS树脂中分散均匀,且碳纤维的排列方向沿着PPS树脂熔融后得到的熔体的流动方向,有较高的取向度,从而可提高PPS树脂的结晶度和结晶速率,有助于提高制得的PPS复合材料的硬度和模量。
优选地,碳纤维与混合成分在双螺杆挤出机中混合时,按照如下阶段混合熔融:第一阶段温度为160~180℃,第二阶段温度为250~270℃,第三阶段温度为270~280℃,第四阶段温度为280~290℃。按照如上四个阶段渐进式加热,相对于其它加热熔融的方式,使得碳纤维和混合成分在相对缓和的氛围下加热熔融,碳纤维和混合成分的性能在加热过程中可维持较稳定。
上述制得的经碳纤维改性的PPS塑胶可应用于铝合金纳米微孔注塑中。将改性过的PPS塑胶加入注塑机,将经过阳极氧化的铝合金结构件置于注塑模具中,然后调节注塑机注塑。注塑前,将PPS塑胶在注塑机中在100~130℃预热2~3小时,注塑时,控制注塑模具温度在120~150℃,料筒温度控制在300~340℃,然后调节射出压力50~70MP,注塑10~25S,可注塑得到塑胶与金属的复合制品,其中塑胶和金属的结合强度有显著增加。
如下通过设置实施例验证本具体实施方式的制备方法制得的PPS复合材料的力学性能,以及进一步制得的铝合金与塑胶的复合制品的结合强度性能。
实施例1
东丽碳纤维,质量分数为35%的硝酸溶液,质量分数为25%的硝酸钠溶液,混料机,PPS纯树脂,抗氧化剂1010,硅烷偶联剂KH560,钙锌稳定剂,双螺杆挤出机,阳极氧化的6063铝合金样条,注塑机。
碳纤维表面处理:将碳纤维丝束放入质量分数为35%的硝酸溶液和质量分数为25%的硝酸钠混合溶液中,浸润30~50分钟,然后取出碳纤维丝束,用清水清洗至中性,放入烤箱100℃烘干即可。
碳纤维与PPS树脂共混:将PPS塑胶放入烤箱在90℃下烘4~6个小时,然后将PPS塑胶、抗氧化剂1010,硅烷偶联剂KH560和钙锌稳定剂按照质量比98%:0.4%:0.6%:1.0%加入混料机内混合均匀,然后将碳纤维丝束与混合均匀的混合物加入双螺杆挤出机料斗中,调节振动计量加料装置按照碳纤维丝束和混合物(混合后得到的PPS树脂)的质量比为30%:70%来控制,然后调节混合熔融第一段温度为160~180℃,第二段温度为250-270℃,第三段温度为270-280℃,第四段温度为280-290℃。同时调节挤出机的机头温度为285~295℃,螺杆转数为200~400转/分,然后挤出切粒得到碳纤维改性的PPS塑胶,性能测试结果如下表1。
铝合金纳米微孔注塑:将上述制得的改性PPS塑胶粒加入成型注塑机,100~130℃下预热2~3小时,然后将阳极氧化的铝合金放入模具中,模具温度控制在120~150℃,料筒温度控制在300~340℃,然后调节射出压力50~55MP,注塑10~15S,得到注塑产品,本实施例制得的铝合金PPS注塑品的结合性能测试如下表2。
实施例2
东丽碳纤维,质量分数为35%的硝酸溶液,质量分数为25%的硝酸钠溶液,混料机,PPS纯树脂,抗氧化剂1010,硅烷偶联剂KH560,钙锌稳定剂,双螺杆挤出机,阳极氧化的7003铝合金样条,注塑机。
碳纤维表面处理:将碳纤维丝束放入质量分数为35%的硝酸溶液和质量分数为25%的硝酸钠混合溶液中,浸润30~50分钟,然后取出碳纤维丝束,用清水清洗至中性,放入烤箱100℃下烘干即可。
碳纤维与PPS树脂共混:将PPS塑胶放入烤箱在90℃下烘4~6个小时,然后将PPS塑胶、抗氧化剂1010,硅烷偶联剂KH560和钙锌稳定剂按照质量比98%:0.4%:0.6%:1.0%加入混料机内混合均匀,然后将碳纤维丝束与混合均匀的混合物加入挤出机料斗中,调节振动计量加料装置按照碳纤维丝束和混合物的质量比为30%:70%来控制,然后调节混合熔融第一段温度为160~180℃,第二段温度为250~270℃,第三段温度为270~280℃,第四段温度为280~290℃。同时调节挤出机的机头温度为285~295℃,螺杆转数为200~400转/分,然后挤出切粒得到碳纤维改性的PPS塑胶,性能测试结果如下表1。
铝合金纳米微孔注塑:将上述制得的改性PPS塑胶粒加入成型注塑机,100~130℃下预热2~3小时,然后将阳极氧化的铝合金放入模具中,模具温度控制在120~150℃,料筒温度控制在300~340℃,然后调节射出压力60~70MP,注塑10~20S,得到注塑产品,本实施例制得的铝合金PPS注塑品的结合性能测试如下表2。
对比例:DIC30%改性PPS塑胶粒,即玻璃纤维改性的PPS,玻璃纤维所占的质量分数为30%,其性能测试结果如下表1。将该玻璃纤维改性的PPS加入成型注塑机,分别注塑到阳极氧化的6063铝合金、阳极氧化的7003铝合金上,得到铝合金PPS注塑品,测试其结合性能如下表2所示。
表1
表2
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型,而且性能或用途相同,都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种PPS复合材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:1)将碳纤维放入质量分数为30%~50%的硝酸溶液和质量分数为25%~35%的硝酸钠的混合溶液中,浸润30~50分钟,进行表面刻蚀处理,然后取出用清水清洗至中性,烘干;2)将PPS塑胶与抗氧化剂、硅烷偶联剂和钙锌稳定剂按质量比98%:0.1%~0.5%:0.5~0.8%:1.0~1.2%混合均匀,再将混合成分加入双螺杆挤出机,同时加入步骤1)处理后的碳纤维,所述碳纤维与所述混合成分的质量比为25%~35%:65%~75%,抽粒,制得碳纤维改性的PPS复合材料。
2.根据权利要求1所述的PPS复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中,所述碳纤维与所述混合成分混合时,按照如下阶段混合熔融:第一阶段温度为160~180℃,第二阶段温度为250~270℃,第三阶段温度为270~280℃,第四阶段温度为280~290℃。
3.根据权利要求1所述的PPS复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中,所述PPS塑胶与抗氧化剂、硅烷偶联剂和钙锌稳定剂按质量比98%:0.4%:0.6%:1.0%混合均匀。
4.根据权利要求1所述的PPS复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中,所述碳纤维与所述混合成分的质量比为30%:70%。
5.根据权利要求1所述的PPS复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中,将PPS塑胶放入烤箱在90℃下烘4~6小时后再与抗氧化剂、硅烷偶联剂和钙锌稳定剂进行混合。
6.一种PPS复合材料,其特征在于:由以下组分组成:质量分数比为25%~35%:65%~75%的碳纤维与混合成分;其中,碳纤维为放入质量分数为30%~50%的硝酸溶液和质量分数为25%~35%的硝酸钠的混合溶液中,浸润30~50分钟,进行表面刻蚀处理,然后取出用清水清洗至中性,烘干后得到的碳纤维;混合成分中,PPS塑胶与抗氧化剂、硅烷偶联剂和钙锌稳定剂的质量比98%:0.1%~0.5%:0.5~0.8%:1.0~1.2%。
7.一种铝合金塑胶制品的制备方法,其特征在于:按照如权利要求1所述的PPS复合材料的制备方法制备PPS复合材料,将制得的PPS复合材料加入注塑机;将经过阳极氧化的铝合金结构件置于注塑模具中;调节注塑机进行注塑,制得铝合金与塑胶相结合的制品。
8.根据权利要求7所述的铝合金塑胶制品的制备方法,其特征在于:注塑之前,将所述PPS复合材料在注塑机中在100~130℃的温度下预热2~3小时。
9.根据权利要求7所述的铝合金塑胶制品的制备方法,其特征在于:注塑时,控制所述注塑模具的温度在120~150℃下,料筒温度控制在300~340℃,然后调节射出压力50~70MP,注塑10~25S。
10.一种根据权利要求7~9任一项所述的制备方法制得的铝合金塑胶制品。
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Date | Code | Title | Description |
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C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Address after: 523843 Changan City, Guangdong Province town on the corner management area Applicant after: Guangdong wins smart group Limited by Share Ltd Address before: 523843 Changan City, Guangdong Province town on the corner management area Applicant before: Dongguan Janus Precision Components Co., Ltd. |
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CB02 | Change of applicant information | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160706 |
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