CN109385091A - 一种玻纤增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种玻纤增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法，微量的柠檬酸金钾和钨酸钠有效提高玻纤的耐蠕变性能，进而有效提高玻纤的结构稳定性，避免因其蠕变导致产品尺寸不稳定、变形。由于玻纤耐蠕变性能提高，使之得以被应用在高精密要求的汽车零部件、电子产品元件、仪器仪表部件、航空设备部件的制造生产中。

Description

一种玻纤增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种玻纤增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法。
背景技术
聚苯硫醚是一种高密度聚合物，相对于普通的塑料材料，抗冲击性能较高，同时具有耐热、耐腐蚀等优点。玻纤增强聚苯硫醚材料是具有高强度，高抗冲击性能，尺寸稳定好，是一种“强而韧”的材料，在添加玻璃纤维增强后，大大提高其机械性能、耐热型和尺寸稳定性。在实际应用中可以以塑代钢和取代增强工程塑料，满足轻武器包装箱、汽车领域、家电等领域使用要求。但现有的玻纤材料分子间作用力低，纤维在长时间力的作用下容易发生较大的蠕变，导致尺寸、形态的不稳定，严重限制了玻纤增强聚苯硫醚材料在许多方面特别是高精密要求的汽车零部件、电子产品元件、仪器仪表部件、航空设备部件等领域的应用。
此外，填充玻纤的聚苯硫醚复合材料在注塑过程中容易形成浮纤，导致复合材料本身的强度下降。
发明内容
有鉴于此，本发明公开一种低蠕变的玻纤增强聚苯硫醚复合材料。
本发明的目的通过以下技术方案实现：一种玻纤增强聚苯硫醚复合材料，其原料按重量计包括：
聚苯硫醚 80-100份；
玻纤 15-20份；
柠檬酸金钾 0.005-0.007份；
钨酸钠 0.006-0.012份；
次磷酸 0.1-0.5份。
本发明中，聚苯硫醚、玻纤均可选用任一种现有技术实现。柠檬酸金钾（GoldPotassium Citrate）是一种化学物质，分子式是KAu2N4C12H11O8。白色结晶粉末，易溶于水，微溶于醇，难溶于醚。可选用任一种现有技术实现。钨酸钠，无色结晶或白色结晶性粉末。在干燥空气中风化，100℃时失去结晶水。溶于水，不溶于乙醇。相对密度 3.23～ 3.25。熔点698℃（无水品）。用于媒染剂、分析试剂、催化剂、水处理药剂，制造防火、防水材料，以及磷钨酸盐、硼钨酸盐等。次磷酸为无色油状液体或易潮解的结晶。密度1.493g/cm3。熔点26.5℃。易溶于热水、乙醇、乙醚。溶于冷水。加热到130℃时则分解成正磷酸和磷化氢。是强还原剂。由次磷酸钠通过离子交换树脂处理，进行吸附，解吸，过滤，蒸发浓缩制得。可用作杀菌剂，神经系统的强壮剂，金属表面的处理剂，以及制造催化剂和次磷酸盐等。发明人在研究中发现，微量的柠檬酸金钾和钨酸钠有效提高玻纤的耐蠕变性能，进而有效提高玻纤的结构稳定性，避免因其蠕变导致产品尺寸不稳定、变形。由于玻纤耐蠕变性能提高，使之得以被应用在高精密要求的汽车零部件、电子产品元件、仪器仪表部件、航空设备部件的制造生产中。此外发明人发现有微量的柠檬酸金钾和次磷酸存在时，便可大幅提高玻纤与聚苯硫醚材料的相容性，使玻纤均匀地混合在聚苯硫醚材料中，有效提高所制得的聚苯硫醚复合材料的力学性能。
进一步的，所述玻纤为防浮纤玻纤，其制备方法为将玻纤浸没在去离子水中，同时加入质量为玻纤5倍的3-吡啶磺酸搅拌均匀得到溶液 A ；将质量为玻纤2倍的乙二醇地加入溶液A中，搅拌均匀得到溶液B；将溶液 B倒入水热反应釜中，填充度控制在 70 ～ 80％；然后密封水热反应釜，将其放入电热恒温鼓风干燥箱中，在温度为140℃，反应30h，反应结束后自然冷却到室温；打开水热反应釜，将产物用蒸馏水、无水乙醇依次洗涤1～3次，于电热恒温鼓风干燥箱中 96℃下干燥2h，即得所述防浮纤玻纤。
3-吡啶磺酸（3-Pyridinesulfonic acid）可选用任一种现有技术实现。其可有效抑制玻纤在聚苯硫醚中聚集、浮纤，避免产品表面形成突出点，有利于提注塑产品表面的光洁度。玻纤均匀的填充在聚苯硫醚材料中，还有利于提高聚苯硫醚材料的缺口抗冲击强度。
本发明还提供所述的玻纤增强聚苯硫醚复合材料的制备方法，其包括如下工序：
按设定重量份将聚苯硫醚、玻纤、柠檬酸金钾、钨酸钠、次磷酸加入高速混合器混合均匀后经双螺杆挤出机加热至190 ～ 200℃获得塑化的聚苯硫醚混合物，然后塑化的聚苯硫醚混合物被双螺杆挤出机挤出，经牵引、冷却成型、切割处理制备成长度为10-15mm的玻纤增强聚苯硫醚复合材料。
上述制备方法可进一步提高所制得的复合材料的强度。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例1
本实施例提供一种玻纤增强聚苯硫醚复合材料，其原料按重量计包括：
聚苯硫醚 95份；
玻纤 18份；
柠檬酸金钾 0.006份；
钨酸钠 0.009份；
次磷酸 0.2份。
进一步的，所述玻纤为防浮纤玻纤，其制备方法为将玻纤浸没在去离子水中，同时加入质量为玻纤5倍的3-吡啶磺酸搅拌均匀得到溶液 A ；将质量为玻纤2倍的乙二醇地加入溶液A中，搅拌均匀得到溶液B；将溶液 B倒入水热反应釜中，填充度控制在 70 ～ 80％；然后密封水热反应釜，将其放入电热恒温鼓风干燥箱中，在温度为140℃，反应30h，反应结束后自然冷却到室温；打开水热反应釜，将产物用蒸馏水、无水乙醇依次洗涤1～3次，于电热恒温鼓风干燥箱中 96℃下干燥2h，即得所述防浮纤玻纤。
本实施例采用现有技术制备。
实施例2
本实施例提供一种玻纤增强聚苯硫醚复合材料，其原料按重量计包括：
聚苯硫醚 80份；
玻纤 20份；
柠檬酸金钾 0.005份；
钨酸钠 0.012份；
次磷酸 0.1份。
进一步的，所述玻纤市售产品。
本实施例采用现有技术制备。
实施例3
本实施例提供一种玻纤增强聚苯硫醚复合材料，其原料按重量计包括：
聚苯硫醚 100份；
玻纤 15份；
柠檬酸金钾 0.007份；
钨酸钠 0.006份；
次磷酸 0.5份。
进一步的，所述玻纤为防浮纤玻纤，其制备方法为将玻纤浸没在去离子水中，同时加入质量为玻纤5倍的3-吡啶磺酸搅拌均匀得到溶液 A ；将质量为玻纤2倍的乙二醇地加入溶液A中，搅拌均匀得到溶液B；将溶液 B倒入水热反应釜中，填充度控制在 70 ～ 80％；然后密封水热反应釜，将其放入电热恒温鼓风干燥箱中，在温度为140℃，反应30h，反应结束后自然冷却到室温；打开水热反应釜，将产物用蒸馏水、无水乙醇依次洗涤1～3次，于电热恒温鼓风干燥箱中 96℃下干燥2h，即得所述防浮纤玻纤。
本实施例采用现有技术制备。
实施例4
本实施例提供一种玻纤增强聚苯硫醚复合材料，其原料与实施例1一致。
本实施例所述的玻纤增强聚苯硫醚复合材料的制备方法，其包括如下工序：
按设定重量份将聚苯硫醚、玻纤、柠檬酸金钾、钨酸钠、次磷酸加入高速混合器混合均匀后经双螺杆挤出机加热至190 ～ 200℃获得塑化的聚苯硫醚混合物，然后塑化的聚苯硫醚混合物被双螺杆挤出机挤出，经牵引、冷却成型、切割处理制备成长度为10-15mm的玻纤增强聚苯硫醚复合材料。
对比例1
本对比例提供一种玻纤增强聚苯硫醚复合材料，其原料按重量计包括：
聚苯硫醚 95份；
玻纤 18份；
柠檬酸钾 0.006份；
钨酸钠 0.009份；
次磷酸 0.2份。
对比例2
本对比例提供一种玻纤增强聚苯硫醚复合材料，其原料按重量计包括：
聚苯硫醚 95份；
玻纤 18份；
柠檬酸金钾 0.006份；
磷酸钠 0.009份；
次磷酸 0.2份。
对比例3
本对比例提供一种玻纤增强聚苯硫醚复合材料，其原料按重量计包括：
聚苯硫醚 95份；
玻纤 18份；
柠檬酸金钾 0.006份；
钨酸钠 0.009份；
正磷酸 0.2份。
复合材料的力学性能通过测试所得的弯曲强度判断，材料的抗冲击性通过两种方法表征，一种是通过测试材料的缺口冲击强度和无缺口冲击强度表征，另一种是通过把材料制成150mm*150mm*3mm的方板，把方板通过支撑物架住，用0.5KG的圆球从不同的高度自由落体撞击到方板上，观察方板在多少高度出现裂纹。复合材料的浮纤情况是通过在表面进行抛光处理的模具上把材料制成方板，通过二次原相仪对表面进行观察。
对实施例和对比例进行弯曲强度、冲击性能和表面浮纤情况进行测定，其测试结 果见表1。
测试项目 缺口抗冲击强度(1/8")（J/M） 弯曲强度（MPa） 落球冲击/cm 浮纤情况
实施例1 78 180 210 表面光洁、无浮纤。
实施例2 42 125 155 有明显浮纤。
实施例3 81 170 200 表面光洁、无浮纤。
实施例4 89 200 250 表面光洁、无浮纤。
对比例1 42 125 135 有明显浮纤。
对比例2 42 125 135 有明显浮纤。
实施例3 31 79 110 有明显浮纤。
注塑测试。
将聚苯硫醚复合材料采用现有技术进行注塑，成型为30cm×30cm×30cm的方块， 观察其表面浮纤情况。在方块的6个表面切割出30cm×30cm×2cm的表皮，并获得一切去表 皮的小方块；测试表皮和小方块的密度差率。密度差率ρ=（ρ表皮-ρ小方块）×100%。
实验组 ρ（%）
实施例1 0.51±0.02
实施例2 5.11±0.05
耐蠕变测试。
将实施例和对比例的聚苯硫醚复合材料制成半径1cm，长20cm的长条。长条的两端 分别施加5000N的拉力，维持100日。测试其长度增长率。其结果如表2
实验组 长度增长（%）
实施例1 1.33
实施例2 5.12
实施例3 1.01
对比例1 14.6
对比例2 18.7
以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种玻纤增强聚苯硫醚复合材料，其原料按重量计包括：
聚苯硫醚 80-100份；
玻纤 15-20份；
柠檬酸金钾 0.005-0.007份；
钨酸钠 0.006-0.012份；
次磷酸 0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的玻纤增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于：所述玻纤为防浮纤玻纤，其制备方法为将玻纤浸没在去离子水中，同时加入质量为玻纤5倍的3-吡啶磺酸搅拌均匀得到溶液 A ；将质量为玻纤2倍的乙二醇地加入溶液A中，搅拌均匀得到溶液B；将溶液B倒入水热反应釜中，填充度控制在 70 ～ 80％ ；然后密封水热反应釜，将其放入电热恒温鼓风干燥箱中，在温度为140℃，反应30h，反应结束后自然冷却到室温 ；打开水热反应釜，将产物用蒸馏水、无水乙醇依次洗涤1～3次，于电热恒温鼓风干燥箱中 96℃下干燥2h，即得所述防浮纤玻纤。
3.如权利要求1或2所述的玻纤增强聚苯硫醚复合材料的制备方法，其包括如下工序：
按设定重量份将聚苯硫醚、玻纤、柠檬酸金钾、钨酸钠、次磷酸加入高速混合器混合均匀后经双螺杆挤出机加热至190 ～ 200℃获得塑化的聚苯硫醚混合物，然后塑化的聚苯硫醚混合物被双螺杆挤出机挤出，经牵引、冷却成型、切割处理制备成长度为10-15mm的玻纤增强聚苯硫醚复合材料。
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