CN106800778B - 一种环保再生增强peek/pps复合材料的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子复合材料的改性技术领域，具体公开了一种环保再生增强PEEK/PPS复合材料的制备方法及其应用。所述环保再生增强PEEK/PPS复合材料按质量百分比计包含：再生PEEK 15～25％、再生PPS 25～45％、玻璃纤维20～40％、硅灰石10～20％、热稳定剂0.3～1％、加工助剂0.5～1.5％、偶联剂0.6～2％。本发明采用再生PEEK与再生PPS合金的方式，达到PEEK再生资源合理应用和提高再生PPS的强度和耐热性的目的。

Description

一种环保再生增强PEEK/PPS复合材料的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于高分子复合材料的改性技术领域，具体涉及一种环保再生增强PEEK/PPS复合材料的制备方法及其应用。
背景技术
聚醚醚酮(PEEK)是一种线性芳香族高分子化合物，是一种半结晶特种工程塑料。因其具有突出的耐高温特性(负载热变形温度高达316℃，长期使用温度为260℃)、自润滑性、耐腐蚀、耐疲劳、阻燃、易加工、极耐水解和突出的物理机械性能，被广泛应用在航空航天、汽车工业、电子电气和医疗机械等领域。聚苯硫醚(PPS)是一种综合性能优异的特种工程塑料(负载热变形温度高达280℃，长期使用温度为240℃)。PPS具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性以及优良的电性能等特点，被广泛用作结构性高分子材料，通过填充、改性后广泛用作特种工程塑料。同时，还可制成各种功能性的薄膜、涂层和复合材料，在电子电器、航空航天、汽车运输等领域获得成功应用。
PEEK和PPS作为两种重要的特种工程塑料，有着优异的耐热性和机械强度，可以应用在高端电子电器和航空航天等领域。
PEEK作为一种特种工程塑料，合成难度大，价格昂贵，在特殊领域应用，PEEK制品的回收循环使用将会有很大意义，但是PEEK制品主要为压缩机垫片等高要求和长期使用的产品，报废后性能会有部分衰减。再生PEEK再次应用在压缩机等高要求的产品上性能难以达到性能要求，难以回收使用。PPS相对PPEK成本优势明显，应用领域更宽泛，塑料领域应用在DVD激光头、耐高温灯头、电器配件等领域，激光头领域关键要求是尺寸稳定性、高耐热和高强度，但是再生PPS在强度和耐热上达不到要求，必须用全新PPS基材做，成本太高，难以满足DVD市场低成本趋势。再生PPS专利申请主要有CN103014909A和CN103382586A等，但是再生PPS高性能化方面很少涉及到。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种环保再生增强PEEK/PPS复合材料。本发明采用再生PEEK与再生PPS合金的方式，达到PEEK再生资源合理应用和提高再生PPS的强度和耐热性的目的。
本发明的另一目的在于提供一种环保再生增强PEEK/PPS复合材料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述环保再生增强PEEK/PPS复合材料的应用。本发明提供的复合材料在部分领域可以替代PPS全新料使用，可用于制备DVD激光头。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种环保再生增强PEEK/PPS复合材料，按质量百分比计，包含以下组分：
优选的，所述再生PEEK为废弃压缩机垫片抽粒。
优选的，所述再生PPS为废弃地毯丝抽粒。
优选的，所述玻璃纤维为经过浸润剂处理的短切玻璃纤维。
优选的，所述的硅灰石为经过偶联剂处理的针状硅灰石。
优选的，所述的热稳定剂为酚类抗氧剂、半受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种复配。
优选的，所述的热稳定剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(抗氧剂1098)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(抗氧剂1076)和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)中的一种或几种复配。
优选的，所述的加工助剂为低分子酯类硬脂酸、金属皂类、硬脂酸钙、硬脂酸锌、季戊四醇硬脂酸酯和硅酮母粒中的一种或其混合物。
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中一种或几种复配。
一种环保再生增强PEEK/PPS复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按质量百分比称取各原料；将再生PEEK、再生PPS、硅灰石在高速混合机中集中搅拌混合3～8分钟；再加入加工助剂、热稳定剂、偶联剂继续高搅混合，待混匀后从高速混合机中取出混合料；
(2)将步骤(1)得到的混合料送入双螺杆或往返式单螺杆挤出设备内以320℃～350℃的温度下熔融共混，在筒体第五区处加入玻璃纤维，螺杆长径比小于40，挤出，拉条，冷却，切粒，最后得到成品。
本发明主要涉及再生PEEK与再生PPS合金，具体涉及到达到PEEK再生资源合理应用和提高再生PPS的强度和耐热性，再生PEEK与再生PPS合金玻纤增强改性，可用于制备DVD激光头。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)采用PEEK/PPS再生合金的方式提高再生PPS的强度和耐热；
(2)环保再生增强PEEK/PPS复合材料性能达到全新PPS相当的性能，促进再生PPS高性能化和再生PEEK合理利用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
以下实施例和对比例中：再生PEEK选择环保废弃压缩机垫片抽粒；再生PPS选择环保废弃地毯丝抽粒；正牌PPS选择浙江新和成的1130C；玻璃纤维选择为重庆国际短切玻纤301-HP；热稳定剂选择汽巴的抗氧剂1098和抗氧剂168按照1:1的质量比例复配；加工助剂选择东莞汉维的硬脂酸钙、道康宁的硅酮母粒按照1:1的质量比例复配；偶联剂选择南京臣工有机硅公司的硅烷偶联剂KH570、安徽泰昌化工有限公司的钛酸酯偶联剂按照2:1的质量比例复配。
实施例1
配方质量百分比：再生PEEK 15％、再生PPS 38.3％、短切玻璃纤维30％、硅灰石15％、热稳定剂0.3％、加工助剂0.6％、偶联剂0.8％。
制备方法：
第一步，按配方称取各原料；
第二步，将再生PEEK、再生PPS、硅灰石在高速混合机中集中搅拌混合3～8分钟；再加入加工助剂、热稳定剂、偶联剂继续高搅混合，待混匀后从高速混合机中取出混合料；
第三步，将步骤二得到的混合料送入双螺杆或往返式单螺杆挤出设备内以320℃～350℃的温度下熔融共混，在筒体第五区处加入玻璃纤维。螺杆长径比小于40，挤出，拉条，冷却，切粒，最后得到成品。物性测试结果如表1所示。
实施例2
配方质量百分比：再生PEEK 20％、再生PPS 33.3％、短切玻璃纤维30％、硅灰石15％、热稳定剂0.3％、加工助剂0.6％、偶联剂0.8％。
制备方法：
第一步，按配方称取各原料；
第二步，将再生PEEK、再生PPS、硅灰石在高速混合机中集中搅拌混合3～8分钟；再加入加工助剂、热稳定剂、偶联剂继续高搅混合，待混匀后从高速混合机中取出混合料；
第三步，将步骤二得到的混合料送入双螺杆或往返式单螺杆挤出设备内以320℃～350℃的温度下熔融共混，在筒体第五区处加入玻璃纤维。螺杆长径比小于40，挤出，拉条，冷却，切粒，最后得到成品。物性测试结果如表1所示。
实施例3
配方质量百分比：再生PEEK 20％、再生PPS 28.3％、短切玻璃纤维40％、硅灰石10％、热稳定剂0.3％、加工助剂0.6％、偶联剂0.8％。
制备方法：
第一步，按配方称取各原料；
第二步，将再生PEEK、再生PPS、硅灰石在高速混合机中集中搅拌混合3～8分钟；再加入加工助剂、热稳定剂、偶联剂继续高搅混合，待混匀后从高速混合机中取出混合料；
第三步，将步骤二得到的混合料送入双螺杆或往返式单螺杆挤出设备内以320℃～350℃的温度下熔融共混，在筒体第五区处加入玻璃纤维。螺杆长径比小于40，挤出，拉条，冷却，切粒，最后得到成品。物性测试结果如表1所示。
实施例4
配方质量百分比：再生PEEK 20％、再生PPS 43.3％、短切玻璃纤维20％、硅灰石15％、热稳定剂0.3％、加工助剂0.6％、偶联剂0.8％。
制备方法：
第一步，按配方称取各原料；
第二步，将再生PEEK、再生PPS、硅灰石在高速混合机中集中搅拌混合3～8分钟；再加入加工助剂、热稳定剂、偶联剂继续高搅混合，待混匀后从高速混合机中取出混合料；
第三步，将步骤二得到的混合料送入双螺杆或往返式单螺杆挤出设备内以320℃～350℃的温度下熔融共混，在筒体第五区处加入玻璃纤维。螺杆长径比小于40，挤出，拉条，冷却，切粒，最后得到成品。物性测试结果如表1所示。
实施例5
配方质量百分比：再生PEEK 15％、再生PPS 33.3％、短切玻璃纤维40％、硅灰石10％、热稳定剂0.3％、加工助剂0.6％、偶联剂0.8％。
制备方法：
第一步，按配方称取各原料；
第二步，将再生PEEK、再生PPS、硅灰石在高速混合机中集中搅拌混合3～8分钟；再加入加工助剂、热稳定剂、偶联剂继续高搅混合，待混匀后从高速混合机中取出混合料；
第三步，将步骤二得到的混合料送入双螺杆或往返式单螺杆挤出设备内以320℃～350℃的温度下熔融共混，在筒体第五区处加入玻璃纤维。螺杆长径比小于40，挤出，拉条，冷却，切粒，最后得到成品。物性测试结果如表1所示。
实施例6
配方质量百分比：再生PEEK 20％、再生PPS 36.5％、短切玻璃纤维30％、硅灰石10％、热稳定剂0.8％、加工助剂1.2％、偶联剂1.5％。
制备方法：
第一步，按配方称取各原料；
第二步，将再生PEEK、再生PPS、硅灰石在高速混合机中集中搅拌混合3～8分钟；再加入加工助剂、热稳定剂、偶联剂继续高搅混合，待混匀后从高速混合机中取出混合料；
第三步，将步骤二得到的混合料送入双螺杆或往返式单螺杆挤出设备内以320℃～350℃的温度下熔融共混，在筒体第五区处加入玻璃纤维。螺杆长径比小于40，挤出，拉条，冷却，切粒，最后得到成品。物性测试结果如表1所示。
实施例7
配方质量百分比：再生PEEK 20％、再生PPS 25.9％、短切玻璃纤维40％、硅灰石10％、热稳定剂0.8％、加工助剂1.5％、偶联剂1.8％。
制备方法：
第一步，按配方称取各原料；
第二步，将再生PEEK、再生PPS、硅灰石在高速混合机中集中搅拌混合3～8分钟；再加入加工助剂、热稳定剂、偶联剂继续高搅混合，待混匀后从高速混合机中取出混合料；
第三步，将步骤二得到的混合料送入双螺杆或往返式单螺杆挤出设备内以320℃～350℃的温度下熔融共混，在筒体第五区处加入玻璃纤维。螺杆长径比小于40，挤出，拉条，冷却，切粒，最后得到成品。物性测试结果如表1所示。
对比例1
配方质量百分比：再生PPS 53.3％、短切玻璃纤维30％、硅灰石15％、热稳定剂0.3％、加工助剂0.6％、偶联剂0.8％。
制备方法：
第一步，按配方称取各原料；
第二步，将再生PEEK、再生PPS、硅灰石在高速混合机中集中搅拌混合3～8分钟；再加入加工助剂、热稳定剂、偶联剂继续高搅混合，待混匀后从高速混合机中取出混合料；
第三步，将步骤二得到的混合料送入双螺杆或往返式单螺杆挤出设备内以320℃～350℃的温度下熔融共混，在筒体第五区处加入玻璃纤维。螺杆长径比小于40，挤出，拉条，冷却，切粒，最后得到成品。物性测试结果如表1所示。
对比例2
配方质量百分比：再生PPS 45.9％、短切玻璃纤维40％、硅灰石10％、热稳定剂0.8％、加工助剂1.5％、偶联剂1.8％。
制备方法：
第一步，按配方称取各原料；
第二步，将再生PEEK、再生PPS、硅灰石在高速混合机中集中搅拌混合3～8分钟；再加入加工助剂、热稳定剂、偶联剂继续高搅混合，待混匀后从高速混合机中取出混合料；
第三步，将步骤二得到的混合料送入双螺杆或往返式单螺杆挤出设备内以320℃～350℃的温度下熔融共混，在筒体第五区处加入玻璃纤维。螺杆长径比小于40，挤出，拉条，冷却，切粒，最后得到成品。物性测试结果如表1所示。
对比例3
配方质量百分比：正牌PPS 53.3％、短切玻璃纤维30％、硅灰石15％、热稳定剂0.3％、加工助剂0.6％、偶联剂0.8％。
制备方法：
第一步，按配方称取各原料；
第二步，将再生PEEK、再生PPS、硅灰石在高速混合机中集中搅拌混合3～8分钟；再加入加工助剂、热稳定剂、偶联剂继续高搅混合，待混匀后从高速混合机中取出混合料；
第三步，将步骤二得到的混合料送入双螺杆或往返式单螺杆挤出设备内以320℃～350℃的温度下熔融共混，在筒体第五区处加入玻璃纤维。螺杆长径比小于40，挤出，拉条，冷却，切粒，最后得到成品。物性测试结果如表1所示。
表1实施例和对比例物性对比表
从表1对比例和实施例测试结果可以看出，增强再生PEEK与再生PPS合金性能基本达到同等增强正牌PPS性能，实施例2和实施例7达到较优的效果，可以替代正牌增强PPS，制备DVD激光头。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种环保再生增强PEEK/PPS复合材料，其特征在于，所述环保再生增强PEEK/PPS复合材料应用于制备DVD激光头，按质量百分比计，包含以下组分：
再生PEEK 15~25%
再生PPS 25~45%
玻璃纤维 20~40%
硅灰石 10~20%
热稳定剂 0.3~1%
加工助剂 0.5~1.5%
偶联剂 0.6~2%；
所述再生PEEK为废弃压缩机垫片抽粒；所述再生PPS为废弃地毯丝抽粒。
2.根据权利要求1所述的一种环保再生增强PEEK/PPS复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维为经过浸润剂处理的短切玻璃纤维。
3.根据权利要求1所述的一种环保再生增强PEEK/PPS复合材料，其特征在于，所述的硅灰石为经过偶联剂处理的针状硅灰石。
4.根据权利要求1所述的一种环保再生增强PEEK/PPS复合材料，其特征在于，所述的热稳定剂为酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种复配。
5.根据权利要求1所述的一种环保再生增强PEEK/PPS复合材料，其特征在于，所述的热稳定剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八碳醇酯和三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯中的一种或几种复配。
6.根据权利要求1所述的一种环保再生增强PEEK/PPS复合材料，其特征在于，所述的加工助剂为低分子酯类硬脂酸、金属皂类、季戊四醇硬脂酸酯和硅酮母粒中的一种或几种的混合物；
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中一种或几种复配。
7.权利要求1至6任一项所述的一种环保再生增强PEEK/PPS复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按质量百分比称取各原料；将再生PEEK、再生PPS、硅灰石搅拌混合3~8分钟；再加入加工助剂、热稳定剂、偶联剂继续搅拌混合，待混匀后从高速混合机中取出混合料；
（2）将步骤（1）得到的混合料送入双螺杆或往返式单螺杆挤出设备内以320 ℃~350 ℃的温度下熔融共混，在筒体第五区处加入玻璃纤维，螺杆长径比小于40，挤出，拉条，冷却，切粒，最后得到成品。
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Denomination of invention: Preparation and application of a kind of environmental friendly regeneration Reinforced PEEK / PPS Composite

Effective date of registration: 20191010

Granted publication date: 20190419

Pledgee: China Co truction Bank Corp Guangzhou Yuexiu branch

Pledgor: GUANGZHOU SUPER-DRAGON ENGINEERING PLASTICS CO., LTD.

Registration number: Y2019440000104