CN111534099A - 低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法 - Google Patents

低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚苯硫醚复合材料技术领域，具体涉及一种低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法。所述的增强聚苯硫醚复合材料由高熔体流动速率聚苯硫醚、短切玻纤、磨碎玻纤、炭黑母粒、抗氧剂、润滑剂、相容剂以及流动性改进剂组成，本发明通过采取短切玻纤与磨碎玻纤相结合的方法，使得聚苯硫醚复合材料的玻纤含量可达到70%，极大地提高了玻璃纤维增强聚苯硫醚复合材料的力学性能，并显著降低了该复合材料的制造成本，通过采用高熔体流动速率聚苯硫醚树脂与润滑剂、相容剂和流动性改进剂相结合，可以明显改善产品在加工时的流动性以及玻纤在树脂中的分散均匀性，显著改善了产品的表面质量，使产品表面光滑平整、低浮纤。

Description

低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料及其制备 方法
技术领域
本发明属于聚苯硫醚复合材料技术领域，具体涉及一种低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法。
背景技术
聚苯硫醚（PPS）是一种综合性能优异的特种工程塑料，具有耐高温、耐辐射、耐烧蚀、高模量、高尺寸稳定性及阻燃等特点，广泛应用于汽车、电子电气、航空航天及化工等领域，是特种工程塑料的第一大品种，被誉为“世界第六大工程塑料”。但聚苯硫醚也存在诸如脆性大、韧性低等缺点，聚苯硫醚纯树脂的力学性能不够理想，且其价格较高（通常国产聚苯硫醚纯树脂在60元/kg左右，进口聚苯硫醚纯树脂≥100元/kg），这些因素限制了其应用发展。因此，需要通过改性后广泛用作特种工程塑料。
玻璃纤维是一种无机纤维材料，其价格相对较低（短切玻璃纤维一般在8～9元/kg），通常与树脂制成复合材料，用于增强树脂的力学性能。目前，聚苯硫醚主要是通过与玻璃纤维进行复合增强改性，不仅提高了力学性能，同时也降低了成本，极大地拓展了聚苯硫醚的应用领域。在聚苯硫醚复合材料中，价格低廉的玻纤含量越高，其成本越低。在传统的聚苯硫醚复合材料制备中，玻纤的用量通常在40%左右，进一步提高玻纤含量尤其是在高于50%的情况下，使用传统方法制备的玻纤增强聚苯硫醚很难成型，其结构不稳定、力学性能差，难以实现规模化生产。此外，进一步提高玻纤含量虽然可以改善聚苯硫醚的力学性能，但如果玻纤与聚苯硫醚的相容性不佳，将会导致流动性变差，玻纤易浮出材料的表面，使得其表面粗糙、光泽度差、浮纤多，导致产品外观质量差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种低成本低浮纤高玻纤含量 的增强聚苯硫醚复合材料，在保持产品表面光滑平整、低浮纤(无毛刺)的情况下，使得聚 苯硫醚复合材料的玻纤含量可达到70％，极大地提高了增强聚苯硫醚复合材料的力学性能， 并显著降低了该复合材料的成本；同时本发明还提供其制备方法，该制备方法简单，制得的 产品稳定性好，产品重复率高。
本发明是采用以下技术方案实现的：
本发明所述的低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料，由以下质量份数的原料组成：
高熔体流动速率聚苯硫醚：20～70份；
短切玻纤：30～50份；
磨碎玻纤：0～30份；
炭黑母粒：0～5份；
抗氧剂：0.2～1.0份；
润滑剂：0.2～1.0份；
相容剂：0.3～10.0份；
流动性改进剂：0～1.0份；
其中，所述的炭黑母粒由以下质量份数的原料组成：
高熔体流动速率聚苯硫醚：40～70份；
炭黑：30～60份；
润滑剂：0.3～1.0份；
抗氧剂：0.2～1.0份。
所述的高熔体流动速率聚苯硫醚为在316℃和5kg条件下测量时熔体流动速率为450-1800g/10min的聚苯硫醚。
所述的短切玻纤为长度为3～6mm，直径为7～15μm的无碱玻璃纤维。
所述的磨碎玻纤为长度为100～300μm，直径为7～15μm的无碱玻璃纤维。
炭黑的选择关系到炭黑在基体树脂中的分散性及色母的加工性能，同时它也是影响产品外观和表面光泽度的关键因素，炭黑可选自各种类型的炭黑，本发明所述的炭黑母粒中炭黑的平均原生粒径为15～100nm，优选15～50nm。
所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂330、抗氧剂3114、抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂636或抗氧剂412S中的一种或一种以上。上述抗氧剂均可与聚苯硫醚具有良好的相容性，能有效地防止聚苯硫醚热氧化降解，同时也是一种高效的加工稳定剂，能改善聚苯硫醚在高温加工条件下的耐变色性。
所述的润滑剂为硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯（PETS）、聚酯蜡、蒙旦蜡或硬酯酸金属盐中的一种或一种以上。硅酮粉是以高分子量有机硅聚合物为主要组分，和其它功能性助剂复合而成的分散润滑改性剂，具有不析出、在螺杆中挤出不打滑、提高产品流动性等特点，并且可以改善表面光泽，增进表面丝质触感，提高耐磨性及耐擦刮性。此外，硅酮粉还可促进结晶，提高短切玻纤增强聚苯硫醚树脂材料的冲击强度。季戊四醇硬脂酸酯、高温聚酯蜡以及蒙旦蜡酯类润滑剂在高温下具有良好的热稳定性和低挥发性以及良好的脱模和流动性能，在极性和非极性塑料中兼具内润滑和外润滑作用，可以显著改善产品的表面光洁度，还可作为增塑剂。硬脂酸金属盐在很多制品中作为一类具有多种功能的添加剂，主要用作聚合物中的酸吸收剂和热稳定剂，对颜色稳定性及防腐蚀具有直接贡献，同时主要用作聚合物加工过程中的内润滑剂，显著降低了加工过程中的摩擦阻力。
所述的相容剂为马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SEBS-g-MAH）、马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物（POE-g-MAH）、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯辛烯共聚物（POE-g-GMA）、马来酸酐接枝乙烯与丙烯酸甲酯的二元共聚物(EMA-g-MAH)或三元乙丙橡胶接枝马来酸酐(EPDM-g-MAH)中的一种或两种。其中，优选地，马来酸酐含量为1.2wt%，甲基丙烯酸缩水甘油酯为1.2wt%，丙烯酸甲酯含量为25wt%。相容剂除了可提高短切玻纤与聚苯硫醚的相容性外，还可作为增韧剂，提高聚苯硫醚的韧性。
所述的流动性改进剂为由高熔点的树枝状树脂和高熔点的润滑剂组成的混合型流动改进剂，其中，树枝状树脂和润滑剂的质量比优选为1:4～4:1。耐高温的流动性改进剂能显著改善因高含量玻纤和相容剂带来的流动性降低问题，能够极大地提高材料的流动性能，并降低加工温度，有效地解决了玻纤外露、表面毛糙等现象，同时不会导致聚苯硫醚树脂的分子量降低而使得各方面性能下降。
本发明所述的低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备炭黑母粒
将高熔体流动速率聚苯硫醚、炭黑、润滑剂和抗氧剂混合均匀后，将混合好的混合物通过主喂料口加入到挤出机，依次经过挤出、拉条、水冷和切粒机造粒工序，最后干燥即得炭黑母粒，其中，加工温度由一区至九区为200～300℃之间，转速为200～600r/min，喂料速度为15～40r/min；
（2）制备增强聚苯硫醚复合材料
将抗氧剂、润滑剂、相容剂和流动性改进剂经高速混合机分散混合后，与炭黑母粒以及高熔体流动速率聚苯硫醚树脂通过相应的失重计量称从主喂料口加入到挤出机中，然后将短切玻纤和磨碎玻纤同时采取侧喂料的进料方式通过位于塑化段的1#和2#侧喂料口加入到双螺杆挤出机后，依次经过挤出、拉条、水冷和切粒机造粒工序，制得增强聚苯硫醚复合材料，其中，加工温度由一区至九区为200～320℃之间，转速为200～600r/min，喂料速度为15～40r/min。
本发明将短切玻纤喂入双螺杆挤出机中，经螺杆剪切后在树脂中的残留长度一般在200～400μm之间，可制备出性能优异的玻纤增强复合材料。磨碎玻纤具有很高的长径比，其长度稍低于短切玻纤经螺杆剪切后在树脂中的残留长度，两者的长度相差并不大，因此磨碎玻纤具有跟短切玻纤类似的增强效果，其价格也比较低廉，可以作为一种性能非常优异的增强填充材料。此外，因短切玻纤在树脂中的残留长度更长一些，在玻纤增强复合材料中起到主要增强的作用，磨碎玻纤在树脂中的长度稍短一些起到辅助增强的作用；当两种类型的玻纤同时加入到熔融树脂中时，因两者的形态和长度不同（磨碎纤维因为更短可以渗入到更长的短切纤维之间），在高粘度的熔融树脂中形成相互结合更紧密的物理结构，从而有助于提高玻纤增强复合材料的力学性能。同时，磨碎玻纤的加入可使得树脂中的玻纤在较优的长度范围内形成更宽和更均匀的分布，更有助于改善玻纤增强复合材料的冲击性能。因此，本发明通过采取短切玻纤与磨碎玻纤相结合的方法，同时采取侧喂料的进料方式，可以使聚苯硫醚复合材料的玻纤含量达到70%，极大地提高玻璃纤维增强聚苯硫醚复合材料的力学性能，并显著降低了该复合材料的成本。
本发明采用高流动性的聚苯硫醚树脂与超细炭黑相结合，先做成聚苯硫醚炭黑母粒，然后加入玻纤改性聚苯硫醚树脂中，以解决超细炭黑在聚苯硫醚树脂中的着色力、分散均匀性以及制品的表面外观等问题。
本发明在玻纤改性聚苯硫醚时加入了相容剂和润滑剂，相容剂可使短切玻纤、磨碎玻纤和聚苯硫醚树脂能良好结合，有效提高三者之间的相容性；润滑剂则可改善流动性和玻纤的分散性，使玻纤在聚苯硫醚中均匀分布，同时降低了加工过程中的摩擦阻力，并改善脱模性能，提高注塑制品的表面性能、缩短成型周期。
进一步地，本发明采用反应型相容剂，其极性基团能同时与短切玻纤表面和聚苯硫醚链段上的活性基团反应或键合，起到粘结两者的作用。当与润滑剂配合使用时，除了可增大短切玻纤与聚苯硫醚的相容性之外，还可加强润滑剂与聚苯硫醚的相互作用，辅助润滑剂进一步提高聚苯硫醚的流动性，同时，也增强了润滑剂与短切玻纤的浸润性，从而带动短切玻纤在聚苯硫醚中流动，促使其在聚苯硫醚中均匀分布。因此，本发明通过相容剂和润滑剂配合协同使用，避免了玻纤在加工时浮出表面，有效解决了聚苯硫醚表面易出现毛刺、光泽度差的问题，产品外观质量好。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明通过采取短切玻纤与磨碎玻纤相结合的方法，同时采取侧喂料的进料方式，使得聚苯硫醚复合材料的玻纤的含量可达到70%，极大地提高了玻璃纤维增强聚苯硫醚复合材料的力学性能，并显著降低了该复合材料的制造成本。
2、本发明通过采用高熔体流动速率聚苯硫醚树脂与润滑剂、相容剂和流动性改进剂相结合，可以明显改善产品在加工时的流动性以及玻纤在树脂中的分散均匀性，显著改善了产品的表面质量，使产品表面光滑平整、低浮纤（无毛刺）。
3、本发明的制备方法简单，制得的产品稳定性好，产品重复率高。
附图说明
图1为本发明实施例3制备的增强聚苯硫醚复合材料产品图；
图2为本发明实施例5制备的增强聚苯硫醚复合材料产品图；
图3为本发明实施例6制备的增强聚苯硫醚复合材料产品图；
图4为本发明实施例7制备的增强聚苯硫醚复合材料产品图；
图5为本发明对比例2制备的增强聚苯硫醚复合材料产品图；
图6为本发明对比例3制备的增强聚苯硫醚复合材料产品图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例中用到的所有原料若无特殊说明，均为市购。
实施例1
（1）制备炭黑母粒
按重量计分别取高熔体流动速率聚苯硫醚50份、炭黑CABOT 2014N 50份、抗氧剂10100.1份、抗氧剂168 0.2份、硅酮粉0.7份，将上述物料在高速混合机中混合均匀，将混合好的混合物通过主喂料口加入到挤出机，接着依次经过挤出、拉条、水冷和切粒机造粒工序，最后干燥即得到炭黑母粒，其中加工温度由一区至九区分别为200℃、260℃、280℃、280℃、290℃、290℃、290℃、280℃、270℃，转速为300r/min，喂料速度为20r/min；
（2）制备增强聚苯硫醚复合材料
按重量称取抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.2份、相容剂POE-g-GMA 5.0份、润滑剂PETS 0.3份、硅酮粉0.5份和流动性改进剂0.5份，经高速混合机分散混合后，将混合好的加工助剂、上述制备的炭黑母粒3份以及高熔体流动速率聚苯硫醚树脂50份，通过相应的失重计量称从主喂料口加入到挤出机中。同时，通过失重计量称取短切玻纤30份和磨碎玻纤20份，分别并通过位于塑化段的1#和2#侧喂料口加入到挤出机，接着依次经过挤出、拉条、水冷和切粒机造粒工序，制得低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料制品，其中加工温度由一区至九区分别为200℃、260℃、280℃、290℃、300℃、300℃、280℃、270℃、270℃，转速为300r/min，喂料速度为20r/min。
采用的高熔体流动速率聚苯硫醚为在316℃和5kg条件下测量时熔体流动速率为450g/10min的聚苯硫醚。
所述的短切玻纤为长度为3mm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
所述的磨碎玻纤为长度为300μm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
所述的炭黑母粒中炭黑的平均原生粒径为20nm。
实施例2
按重量称取抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.2份、相容剂POE-g-GMA 5.0份、润滑剂PETS 0.3份、硅酮粉0.5份和流动性改进剂0.5份，经高速混合机分散混合后，将混合好的加工助剂、实施例1中制备的炭黑母粒0份以及高熔体流动速率聚苯硫醚树脂50份，通过相应的失重计量称从主喂料口加入到挤出机中。同时，通过失重计量称取短切玻纤30份和磨碎玻纤20份，分别并通过位于塑化段的1#和2#侧喂料口加入到挤出机，接着依次经过挤出、拉条、水冷和切粒机造粒工序，制得低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料制品，其中加工温度由一区至九区分别为200℃、260℃、280℃、290℃、300℃、300℃、280℃、270℃、270℃，转速为300r/min，喂料速度为20r/min。
采用的高熔体流动速率聚苯硫醚为在316℃和5kg条件下测量时熔体流动速率为450g/10min的聚苯硫醚。
所述的短切玻纤为长度为3mm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
所述的磨碎玻纤为长度为300μm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
实施例3
按重量称取抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.2份、相容剂POE-g-GMA 5.0份、润滑剂PETS 0.3份、硅酮粉0.5份和流动性改进剂0.5份，经高速混合机分散混合后，将混合好的加工助剂、实施例1中制备的炭黑母粒3份以及高熔体流动速率聚苯硫醚树脂50份，通过相应的失重计量称从主喂料口加入到挤出机中。同时，通过失重计量称取短切玻纤40份和磨碎玻纤10份，分别并通过位于塑化段的1#和2#侧喂料口加入到挤出机，接着依次经过挤出、拉条、水冷和切粒机造粒工序，制得低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料制品，其中加工温度由一区至九区分别为200℃、260℃、280℃、290℃、300℃、300℃、280℃、270℃、270℃，转速为300r/min，喂料速度为20r/min。
采用的高熔体流动速率聚苯硫醚为在316℃和5kg条件下测量时熔体流动速率为450g/10min的聚苯硫醚。
所述的短切玻纤为长度为3mm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
所述的磨碎玻纤为长度为300μm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
图1为本实施例制备的玻纤增强聚苯硫醚复合材料的产品图，从此图可以看出此粒料表面光滑、圆润。
实施例4
按重量称取抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.2份、相容剂POE-g-GMA 5.0份、润滑剂PETS 0.5份、硅酮粉0.5份和流动性改进剂0.5份，经高速混合机分散混合后，将混合好的加工助剂、实施例1中制备的炭黑母粒3份以及高熔体流动速率聚苯硫醚树脂40份，通过相应的失重计量称从主喂料口加入到挤出机中。同时，通过失重计量称取短切玻纤40份和磨碎玻纤20份，分别并通过位于塑化段的1#和2#侧喂料口加入到挤出机，接着依次经过挤出、拉条、水冷和切粒机造粒工序，制得低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料制品，其中加工温度由一区至九区分别为200℃、260℃、280℃、290℃、300℃、300℃、280℃、270℃、270℃，转速为300r/min，喂料速度为20r/min。
采用的高熔体流动速率聚苯硫醚为在316℃和5kg条件下测量时熔体流动速率为450g/10min的聚苯硫醚。
所述的短切玻纤为长度为3mm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
所述的磨碎玻纤为长度为300μm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
实施例5
按重量称取抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.2份、相容剂POE-g-GMA 5.0份、润滑剂PETS 0.5份、硅酮粉0.5份和流动性改进剂0.5份，经高速混合机分散混合后，将混合好的加工助剂、实施例1中制备的炭黑母粒3份以及高熔体流动速率聚苯硫醚树脂40份，通过相应的失重计量称从主喂料口加入到挤出机中。同时，通过失重计量称取短切玻纤50份和磨碎玻纤10份，分别并通过位于塑化段的1#和2#侧喂料口加入到挤出机，接着依次经过挤出、拉条、水冷和切粒机造粒工序，制得低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料制品，其中加工温度由一区至九区分别为200℃、260℃、280℃、290℃、300℃、300℃、280℃、270℃、270℃，转速为300r/min，喂料速度为20r/min。
采用的高熔体流动速率聚苯硫醚为在316℃和5kg条件下测量时熔体流动速率为450g/10min的聚苯硫醚。
所述的短切玻纤为长度为3mm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
所述的磨碎玻纤为长度为300μm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
图2为本实施例制备的玻纤增强聚苯硫醚复合材料的产品图，从此图可以看出此粒料表面光滑、圆润。
实施例6
按重量称取抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.2份、相容剂POE-g-GMA 5.0份、润滑剂PETS 0.5份、硅酮粉0.5份和流动性改进剂0.5份，经高速混合机分散混合后，将混合好的加工助剂、实施例1中制备的炭黑母粒3份以及高熔体流动速率聚苯硫醚树脂30份，通过相应的失重计量称从主喂料口加入到挤出机中。同时，通过失重计量称取短切玻纤40份和磨碎玻纤30份，分别并通过位于塑化段的1#和2#侧喂料口加入到挤出机，接着依次经过挤出、拉条、水冷和切粒机造粒工序，制得低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料制品，其中加工温度由一区至九区分别为200℃、260℃、280℃、290℃、300℃、300℃、280℃、270℃、270℃，转速为300r/min，喂料速度为20r/min。
采用的高熔体流动速率聚苯硫醚为在316℃和5kg条件下测量时熔体流动速率为750g/10min的聚苯硫醚。
所述的短切玻纤为长度为3mm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
所述的磨碎玻纤为长度为300μm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
图3为本实施例制备的玻纤增强聚苯硫醚复合材料的产品图，从此图可以看出此粒料表面光滑、圆润。
实施例7
按重量称取抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.2份、相容剂POE-g-GMA 5.0份、润滑剂PETS 0.5份、硅酮粉0.5份和流动性改进剂0.5份，经高速混合机分散混合后，将混合好的加工助剂、实施例1中制备的炭黑母粒3份以及高熔体流动速率聚苯硫醚树脂30份，通过相应的失重计量称从主喂料口加入到挤出机中。同时，通过失重计量称取短切玻纤50份和磨碎玻纤20份，分别并通过位于塑化段的1#和2#侧喂料口加入到挤出机，接着依次经过挤出、拉条、水冷和切粒机造粒工序，制得低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料制品，其中加工温度由一区至九区分别为200℃、260℃、280℃、290℃、300℃、300℃、280℃、270℃、270℃，转速为300r/min，喂料速度为20r/min。
采用的高熔体流动速率聚苯硫醚为在316℃和5kg条件下测量时熔体流动速率为750g/10min的聚苯硫醚。
所述的短切玻纤为长度为3mm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
所述的磨碎玻纤为长度为300μm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
图4为本实施例制备的玻纤增强聚苯硫醚复合材料的产品图，从此图可以看出此粒料表面光滑、圆润。
实施例8
按重量称取抗氧剂330 0.1份、抗氧剂168 0.2份、相容剂SEBS-g-MAH 5.0份、润滑剂PTTS 0.5份、硅酮粉0.5份和流动性改进剂0.5份，经高速混合机分散混合后，将混合好的加工助剂、实施例1中制备的炭黑母粒3份以及高熔体流动速率聚苯硫醚树脂30份，通过相应的失重计量称从主喂料口加入到挤出机中。同时，通过失重计量称取短切玻纤50份和磨碎玻纤20份，分别并通过位于塑化段的1#和2#侧喂料口加入到挤出机，接着依次经过挤出、拉条、水冷和切粒机造粒工序，制得低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料制品，其中加工温度由一区至九区分别为200℃、260℃、280℃、290℃、300℃、300℃、280℃、270℃、270℃，转速为300r/min，喂料速度为20r/min。
采用的高熔体流动速率聚苯硫醚为在316℃和5kg条件下测量时熔体流动速率为750g/10min的聚苯硫醚。
所述的短切玻纤为长度为3mm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
所述的磨碎玻纤为长度为300μm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
对比例1
按重量称取抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.2份、润滑剂PETS 0.3份、硅酮粉0.5份，经高速混合机分散混合后，将混合好的加工助剂、实施例1中制备的炭黑母粒3份以及高熔体流动速率聚苯硫醚树脂70份，通过相应的失重计量称从主喂料口加入到挤出机中。同时，通过失重计量称取短切玻纤30份，分别并通过位于塑化段的1#侧喂料口加入到挤出机，接着依次经过挤出、拉条、水冷和切粒机造粒工序，制得聚苯硫醚复合材料制品，其中加工温度由一区至九区分别为200℃、260℃、280℃、290℃、300℃、300℃、280℃、270℃、270℃，转速为300r/min，喂料速度为20r/min。
采用的高熔体流动速率聚苯硫醚为在316℃和5kg条件下测量时熔体流动速率为450g/10min的聚苯硫醚。
所述的短切玻纤为长度为3mm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
对比例2
按重量称取抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.2份、润滑剂PETS 0.5份、硅酮粉0.5份，经高速混合机分散混合后，将混合好的加工助剂、实施例1中制备的炭黑母粒3份以及高熔体流动速率聚苯硫醚树脂60份，通过相应的失重计量称从主喂料口加入到挤出机中。同时，通过失重计量称取短切玻纤40份，分别并通过位于塑化段的1#侧喂料口加入到挤出机，接着依次经过挤出、拉条、水冷和切粒机造粒工序，制得聚苯硫醚复合材料制品，其中加工温度由一区至九区分别为200℃、260℃、280℃、290℃、300℃、300℃、280℃、270℃、270℃，转速为300r/min，喂料速度为20r/min。
采用的高熔体流动速率聚苯硫醚为在316℃和5kg条件下测量时熔体流动速率为450g/10min的聚苯硫醚。
所述的短切玻纤为长度为3mm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
图5为本对比例制备的玻纤增强聚苯硫醚复合材料的产品图，从此图可以看出此粒料相对于实施例的粒料而言表面粗糙、光泽度差。
对比例3
按重量称取抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.2份、润滑剂PETS 0.5份、硅酮粉0.5份，经高速混合机分散混合后，将混合好的加工助剂、实施例1中制备的炭黑母粒3份以及高熔体流动速率聚苯硫醚树脂50份，通过相应的失重计量称从主喂料口加入到挤出机中。同时，通过失重计量称取短切玻纤50份，分别并通过位于塑化段的1#侧喂料口加入到挤出机，接着依次经过挤出、拉条、水冷和切粒机造粒工序，制得聚苯硫醚复合材料制品，其中加工温度由一区至九区分别为200℃、260℃、280℃、290℃、300℃、300℃、280℃、270℃、270℃，转速为300r/min，喂料速度为20r/min。
采用的高熔体流动速率聚苯硫醚为在316℃和5kg条件下测量时熔体流动速率为450g/10min的聚苯硫醚。
所述的短切玻纤为长度为3mm，直径为10μm的无碱玻璃纤维。
图6为本对比例制备的玻纤增强聚苯硫醚复合材料的产品图，从此图可以看出此粒料相对于实施例的粒料而言表面粗糙、光泽度差。
性能测试：将实施例1-8以及对比例1-3制备的聚苯硫醚复合材料均在120℃下干燥5小时之后，按照国际标准（ISO）制备成标准样条并进行各项测试，其性能测试结果如表1和表2所示。
Figure 771736DEST_PATH_IMAGE001
Figure 234029DEST_PATH_IMAGE002
通过表1和表2的检测结果可知，在实施例1-8中通过采取短切玻纤与磨碎玻纤相结合的方法，同时采取侧喂料的进料方式，可以使聚苯硫醚复合材料的玻纤含量达到70%。相对于对比例1-3，实施例1-8中制备的聚苯硫醚复合材料的玻纤含量更高，极大地提高了玻纤增强聚苯硫醚复合材料的力学性能（对比实施例7和比较例1，其拉伸强度提高了将近90%），并明显降低了该复合材料的成本，并进一步提高其热变形温度。
通过比较实施例1-8和对比利1-3，可以看出实施例的粒料的表面光滑度、圆润性都明显优于对比例的粒料。通过加入润滑剂、相容剂和流动性改进剂的助剂组合可以明显改善玻纤在聚苯硫醚树脂中的分散均匀性，显著改善了产品的表面质量，使产品表面光滑平整、低浮纤（无毛刺）。
综上所述，本发明通过高含量玻纤来增强聚苯硫醚不仅显著提高了材料的力学及耐热性能，而且还明显降低了该复合材料的成本，并可根据需要通过侧喂方式灵活调整短切玻纤和磨碎玻纤的含量来增强聚苯硫醚，以满足不同的使用性能需求。
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于：由以下质量份数的原料组成：
高熔体流动速率聚苯硫醚：20～70份；
短切玻纤：30～50份；
磨碎玻纤：0～30份；
炭黑母粒：0～5份；
抗氧剂：0.2～1.0份；
润滑剂：0.2～1.0份；
相容剂：0.3～10.0份；
流动性改进剂：0～1.0份；
其中，所述的炭黑母粒由以下质量份数的原料组成：
高熔体流动速率聚苯硫醚：40～70份；
炭黑：30～60份；
润滑剂：0.3～1.0份；
抗氧剂：0.2～1.0份。
2.根据权利要求1所述的低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于：所述的高熔体流动速率聚苯硫醚为在316℃和5kg条件下测量时熔体流动速率为450-1800g/10min的聚苯硫醚。
3.根据权利要求1所述的低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于：所述的短切玻纤为长度为3～6mm，直径为7～15μm的无碱玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于：所述的磨碎玻纤为长度为100～300μm，直径为7～15μm的无碱玻璃纤维。
5.根据权利要求1所述的低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于：所述的炭黑母粒中炭黑的平均原生粒径为15～100nm。
6.根据权利要求1所述的低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂330、抗氧剂3114、抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂636或抗氧剂412S中的一种或一种以上。
7.根据权利要求1所述的低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于：所述的润滑剂为硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯、聚酯蜡、蒙旦蜡或硬酯酸金属盐中的一种或一种以上。
8.根据权利要求1所述的低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯辛烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯与丙烯酸甲酯的二元共聚物或三元乙丙橡胶接枝马来酸酐中的一种或两种。
9.根据权利要求1所述的低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于：所述的流动性改进剂为由树枝状树脂和润滑剂组成的混合型流动改进剂，其中，树枝状树脂和润滑剂的质量比为1:4～4:1。
10.一种权利要求1-9任一所述的低成本低浮纤高玻纤含量的增强聚苯硫醚复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备炭黑母粒
将高熔体流动速率聚苯硫醚、炭黑、润滑剂和抗氧剂混合均匀后，加入到挤出机，依次经过挤出、拉条、水冷和切粒机造粒工序，最后干燥即得炭黑母粒；
（2）制备增强聚苯硫醚复合材料
将抗氧剂、润滑剂、相容剂和流动性改进剂混合均匀后，与炭黑母粒以及高熔体流动速率聚苯硫醚树脂加入到挤出机中，然后将短切玻纤和磨碎玻纤同时采取侧喂料的进料方式加入挤出机后，依次经过挤出、拉条、水冷和切粒机造粒工序，制得增强聚苯硫醚复合材料。
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