CN107099139A - 一种玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料及其制备方法 - Google Patents

一种玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料，由以下重量份数的组分制备而成：低氯聚苯硫醚树脂30～70份，稳定剂0.2～1份，润滑剂0.2～1份，玻璃纤维20～50份，增韧剂4份，无水硫酸钙晶须15～25份，炭黑0.3份。本发明还提供了该玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料的制备方法。本发明所提供的玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料具有高强度、低翘曲、低氯素的优点。

Description

一种玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料及 其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚苯硫醚材料以及制备方法。
背景技术
聚苯硫醚是一种线型高分子量的聚合物，其综合性能十分优越，是特种工程塑料的第一大品种，被称为第六大工程塑料，也是“八大”宇航材料之一，是传统产业更新换和高、精、尖技术发展不可缺少的新材料之一。聚苯硫醚具有优良的耐高温、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。此外，聚苯硫醚还可制成各种功能性的薄膜、涂层和复合材料，广泛地应用在航空航天、军事领域、电子电器、石油化工、机械、仪表仪器、家用电器、食品医药、汽车灯具、接插件、传感器、纺织机械配件、防腐设备等领域。随着科技的发展，对聚苯硫醚的需求日益增长，人们对聚苯硫醚的研究也随之加深，聚苯硫醚对各方面的发展都有着不容忽视的影响。
目前，便捷、移动性仍然是智能手机、平板电脑、笔记本电脑的根本特征，未来在追求性能强大的同时，必然也是以超薄超轻为前提。因此，对于应用于这类智能终端的的热塑性高分子材料提出一系列要求，如更高的强度、更好的流动性、更低的翘曲度、阻燃等等。众所周知，聚苯硫醚本身流动性也好，具有阻燃性能，用玻纤增强后，其力学性能、热性能均有大幅提高，材料成本也明显降低，但其由于其结晶度高，易产生翘曲变形，同时其在聚合过程中由于采用了卤化物，所以无法满足IEC 61249-2-21中规定的总卤素含量限值的要求，从而在一定程度上限制了它的应用。
例如，公开号为CN101864169B、公开日为2012.09.05、申请人为巨石集团有限公司的中国发明公开了“一种玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂复合材料”，由聚苯硫醚树脂和经过浸润剂表面处理的玻璃纤维复合而成，其中各组分的重量百分比为：聚苯硫醚树脂48～95％、玻璃纤维4.8～49.8％、浸润剂0.01～5％。该发明的玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂复合材料具有优良的机械性能和耐高温性能，然而也存在容易翘曲变形以及卤素含量较高的缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高强度、低翘曲、低氯素的玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料，由以下重量份数的组分制备而成：低氯聚苯硫醚树脂30～70份，稳定剂0.2～1份，润滑剂0.2～1份，玻璃纤维20～50份，增韧剂4份，无水硫酸钙晶须15～25份，炭黑0.3份。
优选地，所述低氯聚苯硫醚树脂的总氯含量低于1200ppm。
优选地，所述稳定剂为水滑石。
优选地，所述润滑剂为硬脂酰胺。
优选地，所述玻璃纤维的直径为10μm。
优选地，所述增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
优选地，所述无水硫酸钙晶须的直径为2μm。
本发明要解决的另一技术问题是提供上述玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料的制备方法。
为解决上述技术问题，技术方案是：
一种玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取各组分，将除了玻璃纤维之外的各组分加入混合机中，混合均匀后得到混合料；
(2)将步骤(1)得到的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口中，将玻璃纤维加入双螺杆挤出机的侧喂料口中熔融挤出得到挤出料，将挤出料通过水冷后切粒即得玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料。
优选地，所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的挤出温度为270～330℃。
优选地，所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的螺杆转速为300～350rpm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)玻璃纤维属于无机增强材料，添加于低氯聚苯硫醚树脂后能大幅提高聚苯硫醚材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量，不过玻璃纤维在增强聚苯硫醚时接近于同向排列，使得聚苯硫醚材料的纵向和横向性能产生差异，进而容易发生翘曲变形，所以本发明还添加了无水硫酸钙晶须，无水硫酸钙晶须的纵向和横向收缩率差异较小，趋向于各向同性，因而能有效消弭玻璃纤维所产生的翘曲变形，大幅降低翘曲度，此外，无水硫酸钙晶须的力学强度较高，因此能进一步提高聚苯硫醚材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量。
2)玻璃纤维、无水硫酸钙晶须对聚苯硫醚材料的韧性方面具有负面作用，所以本发明添加了增韧剂——乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物，其与低氯聚苯硫醚树脂之间的相容性较好，能有效消弭玻璃纤维、无水硫酸钙晶须的不良影响，大幅改善聚苯硫醚材料的冲击韧性。
3)本发明选取的低氯聚苯硫醚树脂的总氯含量低于1200ppm，由其制成的聚苯硫醚材料能满足IEC 61249-2-21中规定的总卤素含量限值的要求。
4)本发明所添加的稳定剂——水滑石能有效减少低氯聚苯硫醚树脂在加工过程中所产生的黄变现象，提高制品品质。
5)由于低氯聚苯硫醚树脂的熔点较高(一般高于280℃)，所以本发明添加了能耐高温的硬脂酰胺作为润滑剂，其不仅能有效提高材料的脱模性能，还能有效提高玻璃纤维、无水硫酸钙晶须在低氯聚苯硫醚树脂中的分散性，从而进一步发挥出玻璃纤维、无水硫酸钙晶须的优良性能。
6)在制备方法的挤出过程中，双螺杆挤出机的螺杆转速过低的话不利于各组分的均匀分散，过高的话则会由于剪切过于剧烈而导致制品物理性能的严重下降，因而本发明选取了较为适中的螺杆转速，进一步提高了制品的物理性能和品质。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料，由以下重量份数的组分制备而成：总氯含量低于1200ppm的低氯聚苯硫醚树脂30.1份，水滑石0.3份，硬脂酰胺0.3份，直径为10μm的玻璃纤维40份，乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物4份，直径为2μm的无水硫酸钙晶须25份，炭黑0.3份。
该玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取各组分，将除了玻璃纤维之外的各组分加入混合机中，混合均匀后得到混合料；
(2)将步骤(1)得到的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口中，将玻璃纤维加入双螺杆挤出机的侧喂料口中熔融挤出得到挤出料，将挤出料通过水冷后切粒即得玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料，其中，双螺杆挤出机的挤出温度为270～330℃，螺杆转速为300～350rpm。
实施例2
玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料，由以下重量份数的组分制备而成：总氯含量低于1200ppm的低氯聚苯硫醚树脂30份，水滑石1份，硬脂酰胺1份，直径为10μm的玻璃纤维50份，乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物4份，直径为2μm的无水硫酸钙晶须20份，炭黑0.3份。
该玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料的制备方法与实施例1一样。
实施例3
玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料，由以下重量份数的组分制备而成：总氯含量低于1200ppm的低氯聚苯硫醚树脂70份，水滑石0.2份，硬脂酰胺0.2份，直径为10μm的玻璃纤维20份，乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物4份，直径为2μm的无水硫酸钙晶须15份，炭黑0.3份。
该玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料的制备方法与实施例1一样。
对比例
聚苯硫醚材料，由以下重量份数的组分制备而成：总氯含量低于1200ppm的低氯聚苯硫醚树脂59.1份，水滑石0.3份，硬脂酰胺0.3份，直径为10μm的玻璃纤维40份，炭黑0.3份。
该聚苯硫醚材料的制备方法与实施例1一样。
经测试，实施例1-3以及对比例的各项性能如下表所示：
由该表可以看出，实施例1-3的各项性能均明显好于对比例，表现出高强度、低翘曲的特性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理以及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料，其特征在于：由以下重量份数的组分制备而成：低氯聚苯硫醚树脂30～70份，稳定剂0.2～1份，润滑剂0.2～1份，玻璃纤维20～50份，增韧剂4份，无水硫酸钙晶须15～25份，炭黑0.3份。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料，其特征在于：所述低氯聚苯硫醚树脂的总氯含量低于1200ppm。
3.根据权利要求2所述的一种玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料，其特征在于：所述稳定剂为水滑石。
4.根据权利要求3所述的一种玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酰胺。
5.根据权利要求4所述的一种玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料，其特征在于：所述玻璃纤维的直径为10μm。
6.根据权利要求5所述的一种玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
7.根据权利要求6所述的一种玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料，其特征在于：所述无水硫酸钙晶须的直径为2μm。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取各组分，将除了玻璃纤维之外的各组分加入混合机中，混合均匀后得到混合料；
(2)将步骤(1)得到的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口中，将玻璃纤维加入双螺杆挤出机的侧喂料口中熔融挤出得到挤出料，将挤出料通过水冷后切粒即得玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料。
9.根据权利要求8任意一项所述的一种玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的挤出温度为270～330℃。
10.根据权利要求9任意一项所述的一种玻璃纤维、无水硫酸钙晶须增强低氯素聚苯硫醚材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的螺杆转速为300～350rpm。
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