CN109777106B - 一种聚芳醚砜/聚苯硫醚合金及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚芳醚砜/聚苯硫醚合金，按重量份计，包括以下组分：聚芳醚砜70‑99.5份；聚苯硫醚0.5‑30份所述的聚芳醚砜选自分子量30000‑60000聚芳醚砜和分子量5000‑30000聚芳醚砜的复配；所述的聚苯硫醚选自分子量30000‑60000聚苯硫醚和分子量5000‑30000聚苯硫醚的复配。本发明的聚芳醚砜/聚苯硫醚合金具有高流动性好的优点，并且力学性能得到良好的保持甚至提升。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种聚芳醚砜/聚苯硫醚合金及其制备方法和应用。
背景技术
聚芳醚砜材料具有高耐热性能、优异的耐化学品性能、优异的阻燃性能、平衡的力学性能，无毒无害使其成为医疗器械、航空航天、食品接触、水处理、汽车、电子电器等领域高温部件的主要候选材料。
然而，聚芳醚砜（PSF）材料本身因熔体粘度大，加工温度高，导致对加工设备及工艺要求苛刻，加工制品内应力大，需退火处理等，使实际使用该类材料时技术要求高，生产浪费严重，上述缺点阻碍了PSF材料的应用开发与拓展。因此开发出高流动、低成型温度的PSF合金材料，对于改善该类材料成型固有缺陷，加快其推广与应用具有现实意义。
一般的，通过聚芳醚砜与聚苯硫醚（PPS）共混来增加熔体流动性，但是，PPS的加入会导致韧性、热变形温度下降较大，因此，该方法在实际生产、应用中受到较大的限制，很难应用在一些高端领域。
专利申请CN 104812840 A公开了一种聚砜和聚苯硫醚的共混物，其使用聚砜、聚苯硫醚为主体（聚砜以22.5-67.5wt％范围存在并且所述聚苯硫醚以25-75wt％范围存在），聚醚酰亚胺和环氧树脂作为相容剂，改善了高温承载性能和尺寸稳定性并且改善了聚砜的流动、耐化学性和阻燃性能。但是，该配方必须使用聚醚酰亚胺和环氧树脂作为相容剂来保证该混合物具有良好的力学性能。并且该发明没有对聚砜的链段结构进行优化，使合金的性能无法得到充分的提高。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种聚芳醚砜/聚苯硫醚合金，具有流动性好的优点，并且力学性能得到良好的保持甚至提升。
本发明的另一目的在于，提供上述聚芳醚砜/聚苯硫醚合金的制备方法和应用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种聚芳醚砜/聚苯硫醚合金，按重量份计，包括以下组分：
聚芳醚砜 70-99.5份；
聚苯硫醚 0.5-30份。
所述的聚芳醚砜选自分子量30000-60000聚芳醚砜和分子量5000-30000聚芳醚砜的复配；所述的聚苯硫醚选自分子量30000-60000聚苯硫醚和分子量5000-30000聚苯硫醚的复配。
具体的实施例中，一种聚芳醚砜的分子量常常是一个数值范围，因此，本文中出现“约”的用量描述时，表示实际分子量为该数值两端的一个小范围。比如，可以是，分子量约为50000，则实际分子量分布在50000左右500、1000或2000的范围内。
优选的，按聚苯硫醚的总添加量计，分子量5000-30000聚苯硫醚占30%摩尔百分比及以上。两种聚苯硫醚的复配比可以是35%、40%、45%、50%至99%之间的任意数。分子量5000-30000聚苯硫醚占聚苯硫醚总添加量30%以上具有明显的效果。
进一步优选的，对于聚芳醚砜和聚苯硫醚的端基进行优选，所述的分子量5000-30000聚芳醚砜含有-OH端基，所述的分子量5000-30000聚苯硫醚含有-Cl端基。
所述的分子量30000-60000聚芳醚砜可以含有-OH端基，也可以不含有-OH端基，所述的分子量30000-60000聚苯硫醚可以含有-Cl端基，也可以不含有-Cl端基。
一般的，聚苯硫醚的制备方法为硫化钠法和硫磺溶液法，其中硫化钠法具体是氯代单体或者硫代单体进行缩聚反应而得到。而常用的硫代单体的聚合是不会得到-Cl端基的，在不刻意使用氯代试剂取代端基的情况下只有使用氯代单体进行缩聚、同时控制某一单体的比例过量最终产品聚苯硫醚才会含有-Cl端基。氯代单体过量就会形成含有-Cl端基的聚苯硫醚。
一般的，通过控制氯代单体过量，即会形成含有-Cl端基的聚芳醚砜，控制羟基单体过量，即会形成含有-OH端基的聚芳醚砜。或者通过加入单氯代或单-OH活性单体比例，控制聚砜醚砜端基。
根据聚苯硫醚和聚芳醚砜本身分子结构式，通过控制某一单体摩尔比例过量，或者加入单氯代或单-OH活性单体成分，最终产品中聚苯硫醚树脂会含有-Cl端基，而聚亚苯基砜树脂中会存在-OH及-Cl端基。通过大量实验证明，具有-OH端基的聚芳醚砜和-Cl端基的聚苯硫醚在分子量为5000-30000时能在螺杆机中发生反应使链段增长，变成一种相容剂，改善聚苯硫醚和聚芳醚砜合金的相容性，从而使合金的性能得到充分的提高。
聚芳醚砜的种类是众多的，可以列举的，所述的聚芳醚砜选自双酚A型聚砜（PSU）、聚芳砜（PPSU）、聚醚砜（PES）中的至少一种。
根据制备工艺以及合金需要达到的其他性能，按重量份计，还包括0-10份的助剂，所述的助剂选自抗氧剂、润滑剂、热稳定剂、抗紫外线剂、颜料中的至少一种。
还可以根据合金需要达到的力学性能、密度、降低成本等因素，按重量份计，还可以包括0-40份填料；所述的填料选自纤维状填料、非纤维状填料中的至少一种。
所述纤维状填充剂选自玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、玄武岩纤维、竹纤维、麻纤维、纤维素纤维、芳纶纤维中的至少一种；所述非纤维状填充剂选自氧化铝、炭黑、粘土、磷酸锆、高岭土、碳酸钙、铜、硅藻土、石墨、云母、硅石、二氧化钛、沸石、滑石、硅灰石、玻璃珠、玻璃粉末中的至少一种。
上述的聚芳醚砜/聚苯硫醚合金的制备方法，包括以下步骤：按照配比称量聚芳醚砜、聚苯硫醚、助剂，在高速混料机中共混均匀，再投入挤出机中挤出造粒，得到聚芳醚砜/聚苯硫醚合金。
上述的聚芳醚砜/聚苯硫醚合金的应用，用于水处理注射部件、汽车高温耐油部件、以塑代钢应用领域。
本发明具有如下有益效果
本发明通过在两种特定分子量聚芳醚砜的复配物中添加两种特定分子量的聚苯硫醚，高分子量的聚芳醚砜和聚苯硫醚带来良好的力学性能，低分子量的聚芳醚砜和聚苯硫醚能够带来良好的熔指提升，使合金的流动性和力学性能得到平衡。更进一步的，对于聚芳醚砜和聚苯硫醚的端基进行设计，具有-OH端基的聚芳醚砜和-Cl端基的聚苯硫醚在分子量为5000-30000时能在螺杆机中发生反应使链段增长，相容性得到极大的提升，使本发明的合金不需要额外加入相容剂，也能得到良好的相容效果，流动性和力学性能得到极大的提升，扩展合金的应用范围。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下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下述实施例的限制。
本发明所用原料如下，但是本发明不受以下原料限制。
双酚A型聚砜-A：分子量约55000；
双酚A型聚砜-B：分子量约25000，不含有-OH端基；
双酚A型聚砜C：分子量约25000，含有-OH端基；
聚醚砜-A：分子量约为50000；
聚醚砜-B：分子量约为20000，不含有-OH端基；
聚醚砜-C：分子量约为20000，含有-OH端基；
聚亚苯基砜-A：分子量约为45000
聚亚苯基砜-B：分子量约为15000，不含有-OH端基；
聚亚苯基砜-C：分子量约为15000，含有-OH端基；
聚苯硫醚-A：分子量约50000万；
聚苯硫醚-B：分子量约10000，不含有-Cl端基；
聚苯硫醚-C：分子量约10000，含有-Cl端基；
抗氧剂：抗氧剂1098；
润滑剂：季戊四醇硬脂酸酯；
实施例和对比例各合金的制备方法：按照配比称量聚芳醚砜、聚苯硫醚、助剂，在高速混料机中共混均匀，再投入挤出机中挤出造粒，得到聚芳醚砜/聚苯硫醚合金。
各项性能测试方法：
（1）拉伸强度：按照ISO527标准，测试条件50mm/min；
（2）弯曲强度：按照ISO178标准，测试条件2mm/min；
（3）弯曲模量：按照ISO178标准，测试条件2mm/min；
（4）简支梁缺口冲击强度：按照ISO179/1eA标准，测试条件23℃；
（5）熔融流动速率：按照ISO1133标准，测试条件PPSU合金为365℃/5kg..PES合金为380/2.16Kg;PSU合金为343/2.16Kg。
表1：实施例1-4和对比例1-3各组分配比（重量份）及其测试结果
从实施例1和对比例1-2可以看出，两种特定分子量的双酚A型聚砜和两种特定分子量的聚苯硫醚进行复配，得到的合金其熔指和力学性能得到良好的平衡。
从实施例1-2和对比例1-3可以看出，具有-OH端基5000-30000分子量双酚A型聚砜和具有-Cl端基的5000-30000分子量聚苯硫醚能够在螺杆中分子量增长，得到的合金熔指和力学性能都很好。
表2：实施例5-6和对比例4各组分配比（重量份）及其测试结果
从实施例5/6和对比例4可以看出，具有-OH端基5000-30000分子量聚醚砜和具有-Cl端基的5000-30000分子量聚苯硫醚能够在螺杆中分子量增长，得到的合金熔指和力学性能都很好。
表3：实施例7-8和对比例5各组分配比（重量份）及其测试结果
从实施例7/8和对比例5可以看出，具有-OH端基5000-30000分子量聚亚苯基砜和具有-Cl端基的5000-30000分子量聚苯硫醚能够在螺杆中分子量增长，得到的合金熔指和力学性能都很好。
Claims (6)
1.一种聚芳醚砜/聚苯硫醚合金，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
聚芳醚砜 70-99.5份；
聚苯硫醚 0.5-30份；
所述的聚芳醚砜选自分子量30000-60000聚芳醚砜和分子量5000-30000聚芳醚砜的复配；
所述的聚苯硫醚选自分子量30000-60000聚苯硫醚和分子量5000-30000聚苯硫醚的复配，按聚苯硫醚的总添加量计，分子量5000-30000聚苯硫醚占30%重量百分比及以上；所述的分子量5000-30000聚芳醚砜含有-OH端基，所述的分子量5000-30000聚苯硫醚含有-Cl端基；
所述的聚芳醚砜选自双酚A型聚砜、聚芳砜、聚醚砜中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的聚芳醚砜/聚苯硫醚合金，其特征在于，按重量份计，还包括0-10份的助剂，所述的助剂选自抗氧剂、润滑剂、热稳定剂、抗紫外线剂、颜料中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的聚芳醚砜/聚苯硫醚合金，其特征在于，按重量份计，还包括0-40份填料；所述的填料选自矿物填料、有机填料中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的聚芳醚砜/聚苯硫醚合金，其特征在于，所述的分子量30000-60000聚芳醚砜可以含有-OH端基，也可以不含有-OH端基，所述的分子量30000-60000聚苯硫醚可以含有-Cl端基，也可以不含有-Cl端基。
5.权利要求2所述的聚芳醚砜/聚苯硫醚合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照配比称量聚芳醚砜、聚苯硫醚、助剂，在高速混料机中共混均匀，再投入挤出机中挤出造粒，得到聚芳醚砜/聚苯硫醚合金。
6.权利要求1-4任一项所述的聚芳醚砜/聚苯硫醚合金的应用，其特征在于，用于水处理注射部件、汽车高温耐油部件、以塑代钢应用领域。
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