CN108162431A - 一种连续玻璃纤维织物增强聚苯硫醚复合材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种连续纤维织物增强聚苯硫醚复合材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：步骤1)在裁切好的玻璃纤维布表面喷涂偶联剂，在温度125℃±5℃的烘箱内烘烤400分钟；步骤2)裁切聚苯硫醚薄膜，在温度100±5℃烘箱内烘烤400分钟；步骤3)将步骤1)中的玻璃纤维布和步骤2)中的聚苯硫醚薄膜按照以下结构叠配：一层聚苯硫醚薄膜+一层玻璃纤维布+一层聚苯硫醚薄膜+一层玻璃纤维布+一层聚苯硫醚薄膜，按照此结构，循环叠配，步骤4)将步骤3)得到的铺层结构采用铜箔隔离，最后平放在两层钢板之间，置于高温层压机中，制得连续玻璃纤维布增强的聚苯硫醚复合材料。
Description
技术领域
本发明属于塑料领域，特别涉及一种连续玻璃纤维织增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法。
背景技术
聚苯硫醚是一种综合性能优异的特种工程塑料。聚苯硫醚具有优异的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、均衡的物理机械性能、非常好的尺寸稳定性和优异的电性能等特点，通过填充或者纤维增强后广泛应用的特种工程塑料。
对于采用纤维增强的聚苯硫醚复合材料，如专利CN101864169A，其采用聚苯硫醚树脂和经过浸润剂表面改性的玻璃纤维短切原丝复合而成，该方法只是制得复合粒子，然后还需经过其他工艺方法生产制品，在实施例中其最大拉伸强度只有189Mpa，强度较低。如专利 CN106967297A公开的一种高含量短玻纤增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法，其采用短玻纤增强聚苯硫醚制备的复合材料，经过测试，该配比和方法下，其复合材料的拉伸强度也只有211Mpa。再如专利CN103173015A，其也是采用短玻纤增强聚苯硫醚树脂制备的复合材料。以上专利都是采用短玻纤增强聚苯硫醚树脂制备复合材料，也出现过长玻纤增强，但是最终都是会制备成粒子再去生产制品，该种类似工艺方法不仅制得的复合材料力学强度低，特别是拉伸强度低，而且工艺较为复杂，环境污染大。
另外，目前采用的离型剂会造成产品有离型剂残留，残留离型剂会影响喷漆、镀覆等后续加工，对于外观件的外观质量影响尤其大。
发明内容
为了克服上述技术发明的不足，本发明提供一种连续纤维织物增强聚苯硫醚复合材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
步骤1)在裁切好的玻璃纤维布表面喷涂偶联剂，在温度125℃±5℃的烘箱内烘烤400 分钟；
步骤2)裁切聚苯硫醚薄膜，在温度100±5℃烘箱内烘烤400分钟；
步骤3)将步骤1)中的玻璃纤维布和步骤2)中的聚苯硫醚薄膜按照以下结构叠配：一层聚苯硫醚薄膜+一层玻璃纤维布+一层聚苯硫醚薄膜+一层玻璃纤维布+一层聚苯硫醚薄膜，按照此结构，循环叠配，但是最终最外层都必须是聚苯硫醚薄膜；所述玻璃纤维布与苯硫醚薄膜的尺寸匹配，所述玻璃纤维布的重量105g/m2～210g/m2；所述苯硫醚薄膜的厚度为49～100um；
步骤4)将步骤3)得到的铺层结构采用铜箔隔离，最后平放在两层钢板之间，置于高温层压机中，以6℃/min的升温速度升温至300-320℃，全程采用1-2Mpa，最后冷却，待温度降至60℃，排气泄压，最后制得连续玻璃纤维布增强的聚苯硫醚复合材料；其中，所述铜箔的一面或两面为镜面效果铜箔，铜箔为压延铜箔或者电解铜箔；所述的镜面铜箔的厚度在 10-50um；镜面表面粗糙度Ry≤2um，光泽度≥600。这样，才能实现铜箔与产品的分离效果，同时避免了离型剂残留的问题。
作为优选，所述的玻璃纤维布的重量105g/m2～210g/m2；所述苯硫醚薄膜的厚度为49～ 100um。
本发明的另一个目的提供一种连续纤维织物增强聚苯硫醚复合材料，该复合材料由以下重量份组分组成：30-50份聚苯硫醚；50-70份玻璃纤维；0.1-2份偶联剂；其中，所述玻璃纤维为E级平纹玻璃纤维布，其重量为10-250g/m2；所述聚苯硫醚为聚苯硫醚薄膜，其厚度为30-150μm；所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH550或者KH560中的一种或者两者的混合物。
作为优选，所述玻璃纤维布重量为40-220g/m2。
作为优选，所述聚苯硫醚薄膜的厚度为40-100μm。
作为优选，所述玻璃纤维的尺寸为1020*1220mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.本发明采用聚苯硫醚薄膜和连续玻璃纤维布交叉叠配的方法，然后加热、加压使树脂浸润到玻璃纤维布中，该方法设备投入少，制作工艺简单，环境污染小生产的复合材料，其玻璃纤维的含量可以高达将近70％，使本身具有较高强度的聚苯硫醚得到更高的强度提高，同时可以根据应用需要，调整复合材料的韧性和强度，满足不同的需求。并且还可根据连续纤维织物的不同纹路，生产不同纹路的产品，来满足对外观的要求。
2.采用长玻纤使得得到的连续纤维织物增强聚苯硫醚复合材料强度明显增强；
3.创造性采用了铜箔分离创新的将该铜箔用于该复合材料的脱模离型，以保证产品表面质量避免离型剂残留。
附图说明
图1是本发明实施例3提供的连续纤维织物增强聚苯硫醚复合材料的结构示意图；
图2是本发明实施例4提供的连续纤维织物增强聚苯硫醚复合材料的结构示意图；
图3是本发明实施例5提供的连续纤维织物增强聚苯硫醚复合材料的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体的实施例，对本发明进一步详细说明：
实施例1
(1)、将尺寸为1020*1220mm，重量为122g/m2的平纹玻璃纤维织物表面喷涂偶联剂KH560，在温度125℃的烘箱内烘烤400分钟；
(2)、将尺寸为1020*1220mm，厚度为100um的聚苯硫醚薄膜放置于100℃烘箱内烘烤 400分钟；
(3)、将上述聚苯硫醚薄膜和玻璃纤维织物按照交叉叠配法叠配，其中聚苯硫醚薄膜最外层都必须有一张，总计3张，玻璃纤维织物2张；
(4)、将上述叠层放置于镜面铜箔之间；
(5)、将步骤(4)中的叠层放置于钢板中间，至于高温平板压机中，以6℃/min的升温速度升温至310℃，压力全程保持在1.5Mpa，最后冷却至60℃，泄压开模，制得连续玻璃纤维织物增强聚苯硫醚复合材料；
采用上述设置的制得的连续玻璃纤维织物增强聚苯硫醚复合材料，其纤维含量达到 37.1％，其拉伸强度为128Mpa，拉伸模量为10.1Gpa。
实施例2
(1)、将尺寸为1020*1220mm，重量为165g/m2的平纹玻璃纤维织物表面喷涂偶联剂KH560，在温度125℃的烘箱内烘烤400分钟；
(2)、将尺寸为1020*1220mm，厚度为90um的聚苯硫醚薄膜放置于100℃烘箱内烘烤400分钟；
(3)、将上述聚苯硫醚薄膜和玻璃纤维织物按照交叉叠配法叠配，其中聚苯硫醚薄膜最外层都必须有一张，总计3张，玻璃纤维织物2张；
(4)、将上述叠层放置于镜面铜箔之间；
(5)、将步骤(4)中的叠层放置于钢板中间，至于高温平板压机中，以6℃/min的升温速度升温至310℃，压力全程保持在1.5Mpa，最后冷却至60℃，泄压开模，制得连续玻璃纤维织物增强聚苯硫醚复合材料；
采用上述设置的制得的连续玻璃纤维织物增强聚苯硫醚复合材料，其纤维含量达到 47.3％，其拉伸强度为210Mpa，拉伸模量为15.3Gpa。
实施例3
连续纤维织物增强聚苯硫醚复合材料的制备方法采用下述设置：
(1)、将尺寸为1020*1220mm，重量为210g/m2和105g/m2的平纹玻璃纤维织物表面喷涂偶联剂KH560，在温度125℃的烘箱内烘烤400分钟；
(2)、将尺寸为1020*1220mm，厚度为49um的聚苯硫醚薄膜放置于100℃烘箱内烘烤400分钟；
(3)、如图1所示，将上述聚苯硫醚薄膜1和玻璃纤维织物按照交叉叠配法叠配，其中聚苯硫醚薄膜最外层都必须有一张，总计4张，玻璃纤维织物3张(其中210g/m2玻璃纤维织物2两张，105g/m2玻璃纤维织物3一张放置在中间)；
(4)、将上述叠层放置于镜面铜箔之间；
(5)、将步骤(4)中的叠层放置于钢板中间，至于高温平板压机中，以6℃/min的升温速度升温至310℃，压力全程保持在1.5Mpa，最后冷却至60℃，泄压开模，制得连续玻璃纤维织物增强聚苯硫醚复合材料；
采用上述设置的制得的连续玻璃纤维织物增强聚苯硫醚复合材料，其纤维含量位66.4％，其拉伸强度为353Mpa，拉伸模量为18.4Gpa。
实施例4
连续纤维织物增强聚苯硫醚复合材料的制备方法采用下述设置：
(1)、如图2所示，将尺寸为1020*1220mm，重量为210g/m2的平纹玻璃纤维织物4表面喷涂偶联剂KH560，在温度125℃的烘箱内烘烤400分钟；
(2)、将尺寸为1020*1220mm，厚度为60um的聚苯硫醚薄膜5放置于100℃烘箱内烘烤400分钟；
(3)、将上述聚苯硫醚薄膜和玻璃纤维织物按照交叉叠配法叠配，其中聚苯硫醚薄膜最外层都必须有一张，总计4张，玻璃纤维织物2张；
(4)、将上述叠层放置于镜面铜箔之间；
(5)、将步骤(4)中的叠层放置于钢板中间，至于高温平板压机中，以6℃/min的升温速度升温至310℃，压力全程保持在1.5Mpa，最后冷却至60℃，泄压开模，制得连续玻璃纤维织物增强聚苯硫醚复合材料；
采用上述设置的制得的连续玻璃纤维织物增强聚苯硫醚复合材料，其纤维含量达到 56.3％，其拉伸强度为301.7Mpa，拉伸模量为18Gpa。
实施例5
(1)、如图3所示，将尺寸为1020*1220mm，重量为210g/m2的平纹玻璃纤维织物6和165g/m2的平纹玻璃纤维织物7表面喷涂偶联剂KH560，在温度125℃的烘箱内烘烤400分钟；
(2)、将尺寸为1020*1220mm，厚度为70um的聚苯硫醚薄膜8放置于100℃烘箱内烘烤400分钟；
(3)、将上述聚苯硫醚薄膜和玻璃纤维织物按照交叉叠配法叠配，其中聚苯硫醚薄膜最外层都必须有一张，总计4张，玻璃纤维织物2张；
(4)、将上述叠层放置于镜面铜箔之间；
(5)、将步骤(4)中的叠层放置于钢板中间，至于高温平板压机中，以6℃/min的升温速度升温至310℃，压力全程保持在1.5Mpa，最后冷却至60℃，泄压开模，制得连续玻璃纤维织物增强聚苯硫醚复合材料；
采用上述设置的制得的连续玻璃纤维织物增强聚苯硫醚复合材料，其纤维含量达到50.3，其拉伸强度为289.5Mpa，拉伸模量为17.3Gpa。
实施例6
(1)、将尺寸为1020*1220mm，重量为210g/m2的平纹玻璃纤维织物表面喷涂偶联剂KH560，在温度125℃的烘箱内烘烤400分钟；
(2)、将尺寸为1020*1220mm，厚度为38um的聚苯硫醚薄膜放置于100℃烘箱内烘烤400分钟；
(3)、将上述聚苯硫醚薄膜和玻璃纤维织物按照交叉叠配法叠配，其中聚苯硫醚薄膜最外层都必须有一张，总计4张，玻璃纤维织物3张；
(4)、将上述叠层放置于镜面铜箔之间；
(5)、将步骤(4)中的叠层放置于钢板中间，至于高温平板压机中，以6℃/min的升温速度升温至310℃，压力全程保持在1.5Mpa，最后冷却至60℃，泄压开模，制得连续玻璃纤维织物增强聚苯硫醚复合材料；
采用上述设置制备连续玻璃纤维织物增强聚苯硫醚复合材料，其纤维含量达到75.4％，因其玻纤含量过高，树脂含量过低，聚苯硫醚树脂无法将玻璃纤维布粘结，且树脂量太少，很难浸润到玻璃纤维中，无法制备样品。
对比例
实施例1-5采用的铜箔的一面或两面为镜面效果铜箔，铜箔为压延铜箔或者电解铜箔；经过试验，发现只有当镜面铜箔的厚度限制在在10-50um；且镜面表面粗糙度Ry≤2um，光泽度≥600时，才能实现铜箔与产品的分离效果，同时避免了离型剂残留的问题，超出此范围难以达到分离效果。
另外，本发明还采用传统的非硅油离型膜，硅油离型膜，高温脱模剂进行离型实验，较之于上述实施例提供的镜面铜箔离型方法，结果如表1所示，
表1
采用镜面铜箔分离，从耐温性以及离型剂两方面出发，较之于非硅油离型膜，硅油离型膜，高温脱模剂均具有明显的优势。
试验例1
将实施例1-7得到的连续玻璃纤维织物增强聚苯硫醚复合材料进行性能测试，拉伸强度按照ISO527-1.2标准测试；弯曲强度按照ISO178标准测试；热变形温度按照ISO75-1.2标准测试；结果如表2所示；
表2
从实施例1、2、3、4、5、6中可以看出，玻纤含量在50-70％之间，制得的复合材料力学强度非常高，但玻纤含量如果太高，将无法制得复合材料，例如实施例6。同时实施例7 是目前公开了的采用短玻纤增强的聚苯硫醚复合材料的专利，其力学强度明显低于同一玻纤含量下的实施例5的复合材料性能，且都有优异的耐热性。综上所述，采用连续玻璃纤维织物增强聚苯硫醚复合材料具有很高的力学性能，且性能明显高于短玻纤增强聚苯硫醚复合材料，同时具有优异的耐热性。
以上对本发明的优选实施例做了详细的说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在上述实施例方式、应用范围上均会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种连续纤维织物增强聚苯硫醚复合材料的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：
步骤1)在裁切好的玻璃纤维布表面喷涂偶联剂，在温度125℃±5℃的烘箱内烘烤400分钟；
步骤2)裁切聚苯硫醚薄膜，在温度100±5℃烘箱内烘烤400分钟；
步骤3)将步骤1)中的玻璃纤维布和步骤2)中的聚苯硫醚薄膜按照以下结构叠配：一层聚苯硫醚薄膜+一层玻璃纤维布+一层聚苯硫醚薄膜+一层玻璃纤维布+一层聚苯硫醚薄膜，按照此结构，循环叠配，但是最终最外层都必须是聚苯硫醚薄膜；其中，所述玻璃纤维布与苯硫醚薄膜的尺寸匹配，所述玻璃纤维布的重量105g/m2～210g/m2；所述苯硫醚薄膜的厚度为49～100um；
步骤4)将步骤3)得到的铺层结构采用铜箔隔离，最后平放在两层钢板之间，置于高温层压机中，以6℃/min的升温速度升温至300-320℃，全程采用1-2Mpa，最后冷却，待温度降至60℃，排气泄压，最后制得连续玻璃纤维布增强的聚苯硫醚复合材料；其中，所述铜箔的一面或两面为镜面效果铜箔，铜箔为压延铜箔或者电解铜箔；所述的镜面铜箔的厚度在10-50um；镜面表面粗糙度Ry≤2um，光泽度≥600。
2.根据权利要求1所述的连续纤维织物增强聚苯硫醚复合材料的制备方法，其中，所述玻璃纤维布与苯硫醚薄膜的尺寸均为1020*1220mm。
3.一种连续纤维织物增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于：该复合材料由以下重量份组分组成：30-50份聚苯硫醚；50-70份玻璃纤维；0.1-2份偶联剂；
其中，所述玻璃纤维为E级平纹玻璃纤维布，其重量为10-250g/m2；
所述聚苯硫醚为聚苯硫醚薄膜，其厚度为40-150μm；
所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH550或者KH560中的一种或者两者的混合物。
4.根据权利要求3所述的连续纤维织物增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于：所述玻璃纤维布重量为47-220g/m2。
5.根据权利要求3所述的连续纤维织物增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于：所述聚苯硫醚薄膜的厚度为40-100μm。
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