CN112795190B - 一种高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料，属于PPS改性塑料技术领域。一种高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料，包括以下重量份数的组分：聚苯硫醚树脂40‑70份，玻璃纤维30‑50份，酚酞基聚醚酮3‑10份，成核剂0.3‑0.6份，分散剂0.5‑1份，高温润滑剂0.1‑0.3份。本发明的复合材料冲击强度也比传统增韧剂得到大幅度提高，同时能够维持良好的阻燃性能。

Description

一种高韧性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PPS改性塑料技术领域，具体地说，涉及一种高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法。
背景技术
聚苯硫醚是一种新型高性能热塑性树脂，具有机械强度高、耐高温、耐化学药品性、难燃、热稳定性好、电性能优良等优点，在电子、汽车、机械及化工领域均有广泛应用。在实际应用用，PPS通常需要通过玻璃纤维进行增强来使用，PPS本身冲击强度低，制品发脆，在改性过程中需要添加增韧剂进行增韧处理。
一般来说，PPS常用的增韧剂包括乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油醚，乙烯丙烯酸丁酯，POE-G-MAH等，这些增韧剂均为烯烃类增韧剂，对PPS的冲击强度有一定程度提升，但是对阻燃性能牺牲较大，在一些要求阻燃的产品中，通常还需要外加阻燃剂以保证阻燃性能。中国专利CN109988425A，发明名称为：一种耐高低温循环开裂聚苯硫醚复合材料及其制备方法，公开了一种用苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物来增韧PPS的方法，提高了玻纤增强PPS材料耐高低温循环开裂能力，一定程度上提高了玻纤增强PPS的冲击强度。
聚芳醚酮是亚苯基环通过氧桥(醚键)和羰基(酮)连接而成的一类结晶型聚合物，分子结构中含有刚性的苯环，因此具有优良的高温性能、力学性能、电绝缘性、耐辐射和耐化学品性等特点，常用来来制造耐高冲击齿轮、轴承、电熨斗零件、微波炉转盘传动件、汽车齿轮密封件、齿轮支撑座、轴衬、粉末涂料和超纯介质输送管道、航空航天结构材料等。传统的聚芳醚酮类材料由于结晶性好，增韧效果不佳，一般都作为基体树脂或作为与其他树脂做合金使用。如专利CN107778769A“一种玻纤增强PPS/PEEK合金及其制备工艺”公开了以PEEK作为分散相同PPS做合金，但由于PEEK增韧效果不佳仍需要引入其他增韧剂来提高材料的冲击强度。直至目前，使用聚芳醚酮类材料作为增韧剂对热塑性工程塑料进行改性还未见相关专利公开。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法，采用聚芳醚酮类材料作为增韧剂对热塑性工程塑料进行改性，增韧性能得到大幅度提高，同时能够维持良好的阻燃性能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料，包括以下重量份数的组分：
聚苯硫醚树脂40-70份，玻璃纤维30-50份，酚酞基聚醚酮3-10份，成核剂0.3-0.6份，分散剂0.5-1份，高温润滑剂0.1-0.3份。
进一步的技术方案，所述酚酞基聚醚酮为低分子量酚酞基聚醚酮。
进一步的技术方案，所述酚酞基聚醚酮比浓黏度为0.3-0.6。
进一步的技术方案，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维；
所述成核剂为碳酸钙，硫酸钡，硅灰石，晶须和滑石粉中的一种；
所述分散剂为超低分子量聚乙烯蜡或超低分子量聚丙烯蜡；
所述高温润滑剂为PETS和/或硅酮。
进一步的技术方案，所述成核剂为8000-10000目滑石粉；
所述分散剂为超低分子量聚乙烯蜡；
所述高温润滑剂为硅酮。
进一步的技术方案，所述聚苯硫醚树脂为线型聚苯硫醚。
进一步的技术方案，所述玻璃纤维单丝直径10μm，纤维长度4mm。
进一步的技术方案，所述酚酞基聚醚酮目数为100-300目，优选200目。
上述的高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照如下重量份数准备原料：聚苯硫醚树脂40-70质量份，玻璃纤维30-50质量份，酚酞基聚醚酮3-10质量份，成核剂0.3-0.6质量份，分散剂0.5-1质量份，高温润滑剂0.1-0.3质量份；
(2)将聚苯硫醚树脂、酚酞基聚醚酮、成核剂、分散剂、高温润滑剂经高混机混合均匀，得到混合物料；
(3)将上述混合物料加入双螺杆挤出机进行熔融挤出，玻璃纤维采用侧喂料方式，经水冷、风冷和切粒后制得所述高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料。
有益效果
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的复合材料冲击强度也比传统增韧剂得到大幅度提高，同时能够维持良好的阻燃性能；
2、本发明使用滑石粉作为成核剂，可以避免PPS在玻纤环境下的受限结晶问题，复合材料结晶不完全，导致复合材料热变形温度偏低；
3、本发明通过使用低比浓黏度的酚酞基聚醚酮作为增韧剂，其本身加工温度比高比浓黏度的酚酞基聚醚酮低，有利于加工过程中的熔融分散，同时使用100-300目细粒径，进一步改善加工分散，保证良好的增韧效果；
4、本发明使用超低分子量聚乙烯蜡作为分散剂，其表面使用弱酸处理，在螺杆剪切力作用下，分散剂分子量低，流动速率块，会包覆在酚酞基聚醚酮表面，同时由于玻纤不熔，前两者会包覆在玻纤表面，在PPS基体中分散剂、酚酞基聚醚酮和玻纤形成一个个独立三元整体，一方面可以提高玻纤同基材的粘结力，另一方面三元整体在外力作用下形成空洞，有效吸收外力冲击，从而实现协效增韧，大幅度提高玻纤增强聚苯硫醚冲击性能。
具体实施方式
下面结合实施例对于本发明的制备方法、效果和用途进一步进行描述，实施例仅为典型方案代表，本发明的不限于实施例的方法。
实施例及对比例中所用原材料：PPS树脂，新和成1350C；玻璃纤维，欧文斯科宁GF910A-10P；硅酮，道康宁MB50-001；浙江帕尔科NM系列酚酞基聚醚酮；分散剂，日本三井化工聚乙烯蜡Hi-wax 1105A；成核剂为滑石粉HTP Ultra5L。
一种高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料，包括以下重量份数的组分：
聚苯硫醚树脂40-70份，玻璃纤维30-50份，酚酞基聚醚酮3-10份，成核剂0.3-0.6份，分散剂0.5-1份，高温润滑剂0.1-0.3份。
所述酚酞基聚醚酮为低分子量酚酞基聚醚酮。
所述酚酞基聚醚酮比浓黏度为0.3-0.6。
所述玻璃纤维为短切玻璃纤维；
所述成核剂为碳酸钙，硫酸钡，硅灰石，晶须和滑石粉中的一种；
所述分散剂为超低分子量聚乙烯蜡或超低分子量聚丙烯蜡；
所述高温润滑剂为PETS和/或硅酮。
所述成核剂为8000-10000目滑石粉；
所述分散剂为超低分子量聚乙烯蜡；
所述高温润滑剂为硅酮。
所述聚苯硫醚树脂为线型聚苯硫醚。
所述玻璃纤维单丝直径10μm，纤维长度4mm。
所述酚酞基聚醚酮目数为100-300目。
高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照如下重量份数准备原料：聚苯硫醚树脂40-70质量份，玻璃纤维30-50质量份，酚酞基聚醚酮3-10质量份，成核剂0.3-0.6质量份，分散剂0.5-1质量份，高温润滑剂0.1-0.3质量份；
(2)将聚苯硫醚树脂、酚酞基聚醚酮、成核剂、分散剂、高温润滑剂经高混机混合均匀，得到混合物料；
(3)将上述混合物料加入双螺杆挤出机进行熔融挤出，玻璃纤维采用侧喂料方式，经水冷、风冷和切粒后制得所述高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料。
按照上述方法，通过调整具体组分和份数，制备聚苯硫醚复合材料，具体实施例和对比例配方见表1、表3。
对上述实施例和对比例进行相关性能检测。
测试方法：冲击强度、弯曲强度和弯曲模量测试分别按照GB/T 1843和GB/T9341测试；
热变形温度按照GB/T 1634测试，热变形温度均为注塑后样条直接测试，未经过退火处理；
阻燃性能参照UL-94标准测试。
表1实施例1、对比例1-8配方表
Figure GDA0002998285910000041
Figure GDA0002998285910000051
以上实施例和对比例性能结果如下表所示：
表2实施例1、对比例1-8性能表
Figure GDA0002998285910000052
表3实施例2-3、对比例9-12配方表
Figure GDA0002998285910000053
Figure GDA0002998285910000061
以上实施例和对比例性能结果如下表所示：
表4实施例2-3、对比例9-12性能表
Figure GDA0002998285910000062
从对比例2和对比例3看出，缺少成核剂作用下，PPS受限结晶比较明显，测试热变形温度偏低。从对比例3-5可以看出，酚酞基聚醚酮的目数以及比浓黏度对于增韧效果的好坏影响很大，黏度越低、目数越大增韧效果越好。从实施例1和对比例6-8、实施例3和对比例12可以看出，酚酞基聚醚酮与传统增韧剂相比具有更好的增韧效果，同时不影响PPS树脂固有的阻燃性能，而反观传统阻燃剂在提升缺口冲击的同时对阻燃性能影响很大。从实施例1和对比例3中可以看出，分散剂超分子聚乙烯蜡和酚酞基聚醚酮存在良好的协同增韧效果。传统增韧剂POE-g-MAH要达到同样阻燃效果，添加量只能很低，从而几乎不能起到增韧作用，如对比例10。
最后必须指出，以上实施例仅为部分选取的实验结果，任何由以上实施例进行的变换，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
聚苯硫醚树脂40-52份，玻璃纤维40-50份，酚酞基聚醚酮3-10份，成核剂0.3-0.6份，分散剂0.5-1份，高温润滑剂0.1-0.3份；
所述酚酞基聚醚酮为低分子量酚酞基聚醚酮；
所述酚酞基聚醚酮比浓黏度为0.3-0.6；
所述分散剂为超低分子量聚乙烯蜡或超低分子量聚丙烯蜡；
所述聚苯硫醚树脂为线型聚苯硫醚；
所述酚酞基聚醚酮目数为100-300目。
2.根据权利要求1所述的高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维；
所述成核剂为碳酸钙，硫酸钡，硅灰石，晶须和滑石粉中的一种；
所述高温润滑剂为PETS和/或硅酮。
3.根据权利要求2所述的高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述成核剂为8000-10000目滑石粉；
所述高温润滑剂为硅酮。
4.根据权利要求1所述的高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述分散剂为超低分子量聚乙烯蜡。
5.根据权利要求1所述的高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于，
所述玻璃纤维单丝直径10μm，纤维长度4mm。
6.根据权利要求1所述的高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述酚酞基聚醚酮目数为200目。
7.权利要求1-6任一项所述的高韧性玻纤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）按照如下重量份数准备原料：聚苯硫醚树脂40-52质量份，玻璃纤维40-50质量份，酚酞基聚醚酮3-10质量份，成核剂0.3-0.6质量份，分散剂0.5-1质量份，高温润滑剂0.1-0.3质量份；
（2）将聚苯硫醚树脂、酚酞基聚醚酮、成核剂、分散剂、高温润滑剂经高混机混合均匀，得到混合物料；
（3）将上述混合物料加入双螺杆挤出机进行熔融挤出，玻璃纤维采用侧喂料方式，经水冷、风冷和切粒后制得所述高韧性玻纤增强聚苯硫醚复合材料。
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