CN113861686B - 高性能改性pps塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能改性PPS塑料及其制备方法，所述高性能改性PPS塑料包括以下原料：PPS、改性PPS、3‑缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯‑丙烯酸甲酯共聚物、纳米二氧化硅、玻璃纤维。与现有技术相比，本发明通过将改性PPS与PPS进行共混改性，工艺简单，易操作，同时提高了PPS塑料的附着力与机械性能，具有良好的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及塑料加工技术领域，尤其涉及一种高性能改性PPS塑料及其制备方法。
背景技术
聚苯硫醚(PPS)又称聚苯撑醚、聚次苯基硫醚，聚苯硫醚具有优异的高温性能、良好的机械性能、卓越的耐化学性能和耐溶剂性、稳定性和易加工性，PPS的发展成熟、性价比高，是综合性能优异的热塑性特种工程塑料，是最重要、常见的树脂之一。PPS主要用于电子电气、军工国防、汽车、机械等领域。
然而PPS纯树脂韧性特别差，强度较低，进一步限制了其应用。为改善和提高PPS树脂的韧性和强度等性能，对PPS进行改性，常用的改性方法包括共聚改性为主的化学改性、以共混改性为主的物理改性，其中共混改性虽然方法简单，但是对特定功能的改性能力弱。
PPS材料表面能低，其表面的附着能力很差，在制成零件的过程中若不进行表面前处理，很难进行油漆喷涂。目前提高PPS塑料表面附着力的方法包括低温等离子体处理、电晕处理、化学氧化处理等方法，这些处理方法易使PPS材料的表面炭化，影响PPS结构及性能。
中国专利CN107603221A公开了一种高光泽高附着力增强PPS复合材料及其制备方法，该高光泽高附着力增强PPS复合材料包括聚苯硫醚、成核剂、增韧剂、无机填充、主抗氧剂、辅抗氧剂、润滑剂、偶联剂和玻纤。本发明在复合材料配方中加入了乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯丙烯酸丁酯共聚物、聚乙烯辛烯嵌段共聚物接枝马来酸酐；乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)无规共聚物可以极大的增强复合材料的强度。但是附着效果较差，进一步影响的产品的美观。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种高性能改性PPS塑料及其制备方法。
高性能改性PPS塑料，包括以下重量份原料：80-100重量份PPS、0.2-2重量份3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、1-5重量份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、1-10重量份纳米二氧化硅、20-40重量份玻璃纤维。
3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷中的三乙氧基与纳米二氧化硅表面的硅羟基发生反应，一方面改善纳米二氧化硅与其他共混物的相容性，同时还改善纳米二氧化硅在基体中的分散性；另一方面3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷中含有环氧基易于基体中的有机物发生反应、交联形成三维网状结构，提高基体的机械性能。
PPS还保留很高的结晶度，造成PPS材质表面张力比较低，在喷涂油漆的时候很难达到好的附着效果，以致难以满足对外观要求非常高的产品。
进一步的，高性能改性PPS塑料，由以下重量份原料组成：40-50重量份PPS、40-50重量份改性PPS、0.2-2重量份3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、1-5重量份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、1-10重量份纳米二氧化硅、20-40重量份玻璃纤维。
经改性后的PPS表面能增大，但表面能在高温条件下不能稳定存在，造成表面的官能团重新调整组合，同时当表面官能团浓度大于PPS基体中同种官能团的浓度时，造成官能团向PPS本体转移，导致随着时间的增加聚合物表面能反而降低，进一步限制了PPS的应用，因此本发明采用PPS与改性PPS相结合改善上述缺陷。
所述改性PPS的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PPS加入丙酮进行超声处理10-30min，其中超声功率为200-500W、超声频率为20-30kHz，离心取沉淀、洗涤、干燥，得到前处理PPS，其中PPS、丙酮按浴比1g:(15-30)mL混合；
(2)将上述前处理PPS进行氧等离子体处理处理1-2min，其中O2流量为15-20cm3/min、功率为100-150W、压力为119.7-120Pa，得到改性PPS。
油漆中的含有-OH、-COOH等活性基团，通过氧等离子体处理PPS，使得PPS表面表面暴露一些氧化基团，如C-O、C＝O、O＝C-O等极性基团，PPS中暴露的极性基团与油漆中的-OH、-COOH活性基团易发生氢键、化学键等反应，从而使PPS具有较高的键合强度和良好的粘附性。
但是，通过氧等离子体改性的PPS逐渐失去其表面性质，其长期存储仍然是一个很大的挑战。因此本发明人在上述基础上进一步的对PPS进行处理。
进一步的，所述改性PPS的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PPS加入丙酮进行超声处理10-30min，其中超声功率为200-500W、超声频率为20-30kHz，离心取沉淀、洗涤、干燥，得到前处理PPS，其中PPS、丙酮按浴比1g:(15-30)mL混合；
(2)将上述前处理PPS进行氧等离子体处理处理1-2min，其中O2流量为15-20cm3/min、功率为100-150W、压力为119.7-120Pa，得到预处理PPS；
(3)将40-60重量份上述预处理PPS加入400-600重量份二氯甲烷中混合均匀，以100-300r/min搅拌10-30min，然后再加入15-30重量份无水氯化铝、14-21重量份10-十一酰氯，加热至30-40℃反应5-6h，得到混合液Ⅰ，将混合液Ⅰ加入冰盐酸中静置10-30min，所述混合液Ⅰ、冰盐酸按质量比1：(10-20)混合，所述冰盐酸由30-50g冰和30-50mL的2-4mol/L盐酸混合而成，最后离心取沉淀，用2-5wt％的NaOH水溶液洗涤、再用水洗涤，干燥，得到酰化PPS；
(4)将40-60重量份上述酰化PPS加入160-240重量份甲苯中混合均匀，在氮气气氛下加热至80-90℃反应1-2h，然后加入12-18重量份改性剂、2.5-4.0重量份引发剂、1-1.5重量份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，保持80-90℃反应1-3h，反应结束后，得到混合液Ⅱ，将混合液Ⅱ加入1-5倍体积的无水乙醇中混合均匀，抽滤得到粗产物，再用无水乙醇洗涤、干燥，得到改性PPS。
所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中至少一种。
所述改性剂为1-乙烯基-2-(1-氮丙啶基)乙基乙酸酯、3-异丙基-二甲基苄基异氰酸酯中的一种或两种的混合物。优选的，所述改性剂由1-乙烯基-2-(1-氮丙啶基)乙基乙酸酯、3-异丙基-二甲基苄基异氰酸酯按质量比(1-3)：(1-3)混合而成。
通过氧等离子体处理PPS，使得PPS表面表面暴露一些氧化基团，如C-O、C＝O、O＝C-O等极性基团，得到预处理PPS，采用10-十一酰氯进一步对预处理PPS进行修饰，得到含双建的酰化PPS，然后加入改性剂进行共聚反应，将改性剂接枝于PPS上，改性剂为1-乙烯基-2-(1-氮丙啶基)乙基乙酸酯、3-异丙基-二甲基苄基异氰酸酯，最终得到的改性PPS含有氮丙啶基团、异氰酸酯基团。氮丙啶基团易与油漆中的-COOH发生开环反应形成氨基酯，同时氮丙啶基团自身可发生开环聚合反应，形成多胺，进一步发生交联反应、氢键及共价键作用；异氰酸酯基团含有高度不饱和基团-N＝C＝O，其中氮原子、氧原子的电子云密度高，而碳原子电子云密度低，使得异氰酸酯基团易与含有活泼氢的物质反应，同时异氰酸酯基团可室温固化交联，也可以与聚合物发生交联反应，显著改善PPS塑料的机械性能，同时进一步提高涂层与PPS塑料之间的附着力。综上，对PPS进行改性后，一方面改善涂层与PPS塑料的附着力，另一方面改性PPS与3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、纳米二氧化硅发生交联反应形成更稳定的三维网状结构，提高PPS塑料的机械性能。
本发明人还公开上述高性能改性PPS塑料的制备方法，包括以下步骤：
按配方，将PPS、改性PPS、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物进行预混合30-40min，得到混合物料；将混合物料、纳米二氧化硅、玻璃纤维投入双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出造粒，得到所述高性能改性PPS塑料；其中将混合物料从主喂料口加入，纳米二氧化硅从四区侧喂，玻璃纤维从七区侧喂。
双螺杆挤出机的加热温度为：一区270-285℃、二区280-290℃、三区290-300℃、四区300-310℃、五区310-320℃、六区310-320、七区300-310℃、八区290-300℃、九区280-290℃、十区270-280℃、机头290-330℃。
本发明的有益效果：
1、本发明对PPS进行改性处理，并且与PPS、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、纳米二氧化硅共混制备高性能改性PPS塑料，不仅改善了PPS塑料的附着力，其机械性能也得到提高。
2、本发明制备改性PPS时采用氧等离子体预处理与接枝改性制备改性PPS，最终得到的改性PPS含有氮丙啶基团、异氰酸酯基团。1-乙烯基-2-(1-氮丙啶基)乙基乙酸酯、3-异丙基-二甲基苄基异氰酸酯协同作用对PPS进行改性，一方面提高了PPS塑料基体与纳米二氧化硅的相容性和极性，使PPS塑料的表面极性得到改善，提高了涂层与PPS塑料的附着力，另一方面改性PPS与3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、纳米二氧化硅发生交联反应，使得聚合物形成三维网状结构，从而改善高性能改性PPS塑料的机械性能。
3、本发明通过将改性PPS与PPS进行共混改性，工艺简单，易操作，可以省去喷涂前预处理工艺，具有良好的市场前景。
具体实施方式
实施例中采用的原料如下：
聚苯硫醚，CAS号：25212-74-2，货号：1150C，浙江新和成特种材料有限公司。
3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，CAS：2602-34-8。
乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，牌号：2420，购买自东莞市瑞玛特塑料有限公司。
纳米二氧化硅，粒径：15±5nm，购买自宣城晶瑞新材料有限公司。
10-十一酰氯，CAS：27236-80-2。
1-乙烯基-2-(1-氮丙啶基)乙基乙酸酯，CAS：21384-25-8。
3-异丙基-二甲基苄基异氰酸酯，CAS：2094-99-7。
玻璃纤维，长度：4.5mm，松达化工(福建)有限公司
实施例1
高性能改性PPS塑料，由以下重量份原料组成：100重量份PPS、2重量份3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、5重量份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、8重量份纳米二氧化硅、25重量份玻璃纤维。
高性能改性PPS塑料的制备方法，包括以下步骤：按配方，将PPS、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物进行预混合30min，得到混合物料；将混合物料、纳米二氧化硅、玻璃纤维投入双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出造粒，得到所述高性能改性PPS塑料；其中将混合物料从主喂料口加入，纳米二氧化硅从四区侧喂，玻璃纤维从七区侧喂。
双螺杆挤出机的加热温度为：一区280℃、二区285℃、三区295℃、四区305℃、五区315℃、六区315℃、七区305℃、八区295℃、九区285℃、十区280℃、机头300℃。
实施例2
高性能改性PPS塑料，由以下重量份原料组成：50重量份PPS、50重量份改性PPS、2重量份3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、5重量份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、8重量份纳米二氧化硅、25重量份玻璃纤维。
所述改性PPS的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PPS加入丙酮进行超声处理30min，其中超声功率为300W、超声频率为20kHz，离心取沉淀、洗涤、干燥，得到前处理PPS，其中PPS、丙酮按浴比1g:15mL混合；
(2)将上述前处理PPS进行氧等离子体处理1min，其中O2流量为20cm3/min、功率为100W、压力为119.7Pa，得到改性PPS。
高性能改性PPS塑料的制备方法，包括以下步骤：按配方，将PPS、改性PPS、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物进行预混合30min，得到混合物料；将混合物料、纳米二氧化硅、玻璃纤维投入双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出造粒，得到所述高性能改性PPS塑料；其中将混合物料从主喂料口加入，纳米二氧化硅从四区侧喂，玻璃纤维从七区侧喂。
双螺杆挤出机的加热温度为：一区280℃、二区285℃、三区295℃、四区305℃、五区315℃、六区315℃、七区305℃、八区295℃、九区285℃、十区280℃、机头300℃。
实施例3
高性能改性PPS塑料，由以下重量份原料组成：50重量份PPS、50重量份改性PPS、2重量份3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、5重量份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、8重量份纳米二氧化硅、25重量份玻璃纤维。
所述改性PPS的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PPS加入丙酮进行超声处理30min，其中超声功率为300W、超声频率为20kHz，离心取沉淀、洗涤、干燥，得到前处理PPS，其中PPS、丙酮按浴比1g:15mL混合；
(2)将上述前处理PPS进行氧等离子体处理1min，其中O2流量为20cm3/min、功率为100W、压力为119.7Pa，得到预处理PPS；
(3)将50重量份上述预处理PPS加入500重量份二氯甲烷中混合均匀，以200r/min搅拌30min，然后再加入22重量份无水氯化铝、15重量份10-十一酰氯，加热至35℃反应6h，得到混合液Ⅰ，将混合液Ⅰ加入冰盐酸中静置20min，所述混合液Ⅰ、冰盐酸按质量比1:20混合，所述冰盐酸由50g冰和50mL的2mol/L盐酸混合而成，离心取沉淀，用5wt％的NaOH水溶液洗涤、再用水洗涤，干燥，得到酰化PPS；
(4)将50重量份上述酰化PPS加入200重量份甲苯中混合均匀，在氮气气氛下加热至85℃反应2h，然后加入15重量份改性剂、3.2重量份引发剂、1.2重量份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，保持85℃反应3h，反应结束后，得到混合液Ⅱ，将混合液Ⅱ加入2倍体积的无水乙醇中混合均匀，抽滤得到粗产物，再用无水乙醇洗涤、干燥，得到改性PPS。
所述引发剂为过氧化苯甲酰。
所述改性剂由1-乙烯基-2-(1-氮丙啶基)乙基乙酸酯、3-异丙基-二甲基苄基异氰酸酯按质量比3：2混合而成。
高性能改性PPS塑料的制备方法，包括以下步骤：按配方，将PPS、改性PPS、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物进行预混合30min，得到混合物料；将混合物料、纳米二氧化硅、玻璃纤维投入双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出造粒，得到所述高性能改性PPS塑料；其中将混合物料从主喂料口加入，纳米二氧化硅从四区侧喂，玻璃纤维从七区侧喂。
双螺杆挤出机的加热温度为：一区280℃、二区285℃、三区295℃、四区305℃、五区315℃、六区315℃、七区305℃、八区295℃、九区285℃、十区280℃、机头300℃。
实施例4
高性能改性PPS塑料，由以下重量份原料组成：50重量份PPS、50重量份改性PPS、2重量份3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、5重量份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、8重量份纳米二氧化硅、25重量份玻璃纤维。
所述改性PPS的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PPS加入丙酮进行超声处理30min，其中超声功率为300W、超声频率为20kHz，离心取沉淀、洗涤、干燥，得到前处理PPS，其中PPS、丙酮按浴比1g:15mL混合；
(2)将上述前处理PPS进行氧等离子体处理1min，其中O2流量为20cm3/min、功率为100W、压力为119.7Pa，得到预处理PPS；
(3)将50重量份上述预处理PPS加入500重量份二氯甲烷中混合均匀，以200r/min搅拌30min，然后再加入22重量份无水氯化铝、15重量份10-十一酰氯，加热至35℃反应6h，得到混合液Ⅰ，将混合液Ⅰ加入冰盐酸中静置20min，所述混合液Ⅰ、冰盐酸按质量比1:20混合，所述冰盐酸由50g冰和50mL的2mol/L盐酸混合而成，离心取沉淀，用5wt％的NaOH水溶液洗涤、再用水洗涤，干燥，得到酰化PPS；
(4)将50重量份上述酰化PPS加入200重量份甲苯中混合均匀，在氮气气氛下加热至85℃反应2h，然后加入15重量份改性剂、3.2重量份引发剂、1.2重量份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，保持85℃反应3h，反应结束后，得到混合液Ⅱ，将混合液Ⅱ加入2倍体积的无水乙醇中混合均匀，抽滤得到粗产物，再用无水乙醇洗涤、干燥，得到改性PPS。
所述引发剂为过氧化苯甲酰。
所述改性剂为1-乙烯基-2-(1-氮丙啶基)乙基乙酸酯。
高性能改性PPS塑料的制备方法，包括以下步骤：按配方，将PPS、改性PPS、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物进行预混合30min，得到混合物料；将混合物料、纳米二氧化硅、玻璃纤维投入双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出造粒，得到所述高性能改性PPS塑料；其中将混合物料从主喂料口加入，纳米二氧化硅从四区侧喂，玻璃纤维从七区侧喂。
双螺杆挤出机的加热温度为：一区280℃、二区285℃、三区295℃、四区305℃、五区315℃、六区315℃、七区305℃、八区295℃、九区285℃、十区280℃、机头300℃。
实施例5
高性能改性PPS塑料，由以下重量份原料组成：50重量份PPS、50重量份改性PPS、2重量份3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、5重量份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、8重量份纳米二氧化硅、25重量份玻璃纤维。
所述改性PPS的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PPS加入丙酮进行超声处理30min，其中超声功率为300W、超声频率为20kHz，离心取沉淀、洗涤、干燥，得到前处理PPS，其中PPS、丙酮按浴比1g：15mL混合；
(2)将上述前处理PPS进行氧等离子体处理1min，其中O2流量为20cm3/min、功率为100W、压力为119.7Pa，得到预处理PPS；
(3)将50重量份上述预处理PPS加入500重量份二氯甲烷中混合均匀，以200r/min搅拌30min，然后再加入22重量份无水氯化铝、15重量份10-十一酰氯，加热至35℃反应6h，得到混合液Ⅰ，将混合液Ⅰ加入冰盐酸中静置20min，所述混合液Ⅰ、冰盐酸按质量比1:20混合，所述冰盐酸由50g冰和50mL的2mol/L盐酸混合而成，离心取沉淀，用5wt％的NaOH水溶液洗涤、再用水洗涤，干燥，得到酰化PPS；
(4)将50重量份上述酰化PPS加入200重量份甲苯中混合均匀，在氮气气氛下加热至85℃反应2h，然后加入15重量份改性剂、3.2重量份引发剂、1.2重量份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，保持85℃反应3h，反应结束后，得到混合液Ⅱ，将混合液Ⅱ加入2倍体积的无水乙醇中混合均匀，抽滤得到粗产物，再用无水乙醇洗涤、干燥，得到改性PPS。
所述引发剂为过氧化苯甲酰。
所述改性剂为3-异丙基-二甲基苄基异氰酸酯。
高性能改性PPS塑料的制备方法，包括以下步骤：按配方，将PPS、改性PPS、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物进行预混合30min，得到混合物料；将混合物料、纳米二氧化硅、玻璃纤维投入双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出造粒，得到所述高性能改性PPS塑料；其中将混合物料从主喂料口加入，纳米二氧化硅从四区侧喂，玻璃纤维从七区侧喂。
双螺杆挤出机的加热温度为：一区280℃、二区285℃、三区295℃、四区305℃、五区315℃、六区315℃、七区305℃、八区295℃、九区285℃、十区280℃、机头300℃。
测试例1
附着力测试：将实施例1-5制备的高性能改性PPS塑料通过注塑机进行制样，参照GB/T9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》对实施例1-5制备的高性能改性PPS塑料进行附着力测试。
制成尺寸为100mm×100mm×2mm的样条，表面用抗静电防尘布擦拭干净，使油漆均匀地涂覆在片材表面，厚度60μm，室温表干1h后，在110℃的干燥烘箱中固化5h，冷却后即得。在涂层成膜一周后进行附着力测试。
油漆配方：耐晒黄10g、聚丙烯酸酯30g、酚醛树脂树脂35g、环氧基硅烷偶联剂Z6040 0.6g、氟改性的丙烯酸酯类BYK-381 0.5g、聚二甲基硅氧烷0.5g、乙酸乙酯10g。
评级方法和标准：
0级：切割边缘完全光滑，无一格脱落。
1级：在切口的相交处有少许涂层脱落，但交叉切割面积受影响不能明显大于5％。
2级：在切口交叉处和/或沿切口边缘有涂层脱落，受影响的交叉切割面积明显大于5％，但不能明显大于15％。
3级：涂层沿切割边缘部分或全部以大碎片脱落，和/或在格子不同部位上部分或者全部脱落，受影响的交叉切割面积明显大于15％，但不能明显大于35％。
4级：涂层沿切割边缘大碎片剥落，和/或一些方格部分或全部出现脱落，受影响的交叉切割面积大于35％，但不能明显大于65％。
5级：剥落程度超过4级。
表1高性能改性PPS塑料的附着力测试结果
| 附着力等级 | |
| 实施例1 | 4级 |
| 实施例2 | 2级 |
| 实施例3 | 0级 |
| 实施例4 | 1级 |
| 实施例5 | 1级 |
通过实施例1与实施例2的对比可以发现，实施例2中采用氧等离子体处理PPS制备改性PPS的附着力显著优于实施例1中未经预处理的PPS塑料的附着力，其可能的原因是通过氧等离子体处理PPS，使得PPS表面表面暴露一些氧化基团，如C-O、C＝O、O＝C-O等极性基团，PPS中暴露的极性基团与油漆中的-OH、-COOH活性基团易发生氢键、化学键等反应，从而使PPS具有较高的键合强度和良好的粘附性。
通过实施例2与实施例3对比发现，实施例3中通过氧等离子体预处理与改性剂接枝相结合制备的改性PPS的附着力显著优于实施例2中通过氧等离子体预处理PPS塑料的附着力。
通过实施例3-5进行对比发现，实施例3的附着力显著优于实施例4-5的性能，其可能的原因是：通过氧等离子体处理PPS，使得PPS表面表面暴露一些氧化基团，如C-O、C＝O、O＝C-O等极性基团，得到预处理PPS，采用10-十一酰氯进一步对预处理PPS进行修饰，得到含双建的酰化PPS，然后加入改性剂进行共聚反应，将改性剂接枝与PPS上，改性剂为1-乙烯基-2-(1-氮丙啶基)乙基乙酸酯、3-异丙基-二甲基苄基异氰酸酯，最终得到的改性PPS含有氮丙啶基团、异氰酸酯基团。氮丙啶基团易与油漆中的-COOH发生开环反应形成氨基酯，同时氮丙啶基团自身可发生开环聚合反应，形成多胺，进一步发生交联反应、氢键反应或者共价键反应；异氰酸酯基团含有高度不饱和基团-N＝C＝O，其中氮原子、氧原子的电子云密度高，而碳原子电子云密度低，使得异氰酸酯基团易与含有活泼氢的物质反应，同时异氰酸酯基团可室温固化交联，也可以与聚合物发生交联反应，显著改善高性能改性PPS塑料的机械性能，同时进一步改善涂层与高性能改性PPS塑料的附着力。
测试例2
力学性能测试：
(1)拉伸性能测试：将实施例1-5制备的高性能改性PPS塑料通过注塑机进行制样，得到1A型样条。参照GB/T1040.2-2006《塑料拉伸性能的测定第2部分：模塑和挤塑塑料的试验条件》对实施例1-5制备的高性能改性PPS塑料进行拉伸性能测试，测试仪器为深圳新三思计量技术有限公司CMT-6104型电子万能试验机，拉伸速率为：2mm/min，每组样品测试5次，取平均值。
(2)弯曲性能测试：将实施例1-5制备的高性能改性PPS塑料通过注塑机进行制样，样条尺寸为80mm×10mm×4mm，参照GB/T9341-2008《塑料弯曲性能的测定》对实施例1-5制备的高性能改性PPS塑料进行弯曲性能测试，测试仪器为深圳新三思计量技术有限公司CMT-6104型电子万能试验机，参数设置为跨度：60mm，压向速率：2mm/min，挠度：6mm。每组样品测试5次，取平均值。
表2高性能改性PPS塑料的力学性能测试结果
| 拉伸强度/MPa | 弯曲强度/MPa | |
| 实施例1 | 102 | 181 |
| 实施例2 | 111 | 205 |
| 实施例3 | 186 | 278 |
| 实施例4 | 164 | 259 |
| 实施例5 | 162 | 256 |
通过实施例3-5对比可以发现，实施例3的机械性能显著优于实施例4-5的机械性能，其可能的原因是：通过氧等离子体处理PPS，使得PPS表面表面暴露一些氧化基团，如C-O、C＝O、O＝C-O等极性基团，得到预处理PPS，采用10-十一酰氯进一步对预处理PPS进行修饰，得到含双建的酰化PPS，然后加入改性剂进行共聚反应，将改性剂接枝与PPS上，改性剂为1-乙烯基-2-(1-氮丙啶基)乙基乙酸酯、3-异丙基-二甲基苄基异氰酸酯，最终得到的改性PPS含有氮丙啶基团、异氰酸酯基团。1-乙烯基-2-(1-氮丙啶基)乙基乙酸酯、3-异丙基-二甲基苄基异氰酸酯协同作用对PPS进行改性，一方面改善涂层与高性能改性PPS塑料的附着力，另一方面改性PPS与3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、纳米二氧化硅发生交联反应，使得聚合物形成三维网状结构，从而改善高性能改性PPS塑料的机械性能。
Claims (5)
1.高性能改性PPS塑料，其特征在于：由以下重量份原料组成：40-50重量份PPS、40-50重量份改性PPS、0.2-2重量份3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、1-5重量份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、1-10重量份纳米二氧化硅、20-40重量份玻璃纤维；
所述改性PPS的制备方法，包括以下步骤：
（1）将PPS加入丙酮进行超声处理10-30min，其中超声功率为200-500W、超声频率为20-30kHz，离心取沉淀、洗涤、干燥，得到前处理PPS，其中PPS、丙酮按浴比1g:（15-30）mL混合；
（2）将上述前处理PPS进行氧等离子体处理，得到预处理PPS；
（3）将40-60重量份上述预处理PPS加入400-600重量份二氯甲烷中混合均匀，以100-300r/min搅拌10-30min，然后再加入15-30重量份无水氯化铝、14-21重量份10-十一酰氯，加热至30-40℃反应5-6h，得到混合液Ⅰ，将混合液Ⅰ加入冰盐酸中静置10-30min，所述混合液Ⅰ、冰盐酸按质量比1：（10-20）混合，最后离心取沉淀，用2-5wt%的NaOH水溶液洗涤、再用水洗涤，干燥，得到酰化PPS；
（4）将40-60重量份上述酰化PPS加入160-240重量份甲苯中混合均匀，在氮气气氛下加热至80-90℃反应1-2h，然后加入12-18重量份改性剂、2.5-4.0重量份引发剂、1-1.5重量份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，保持80-90℃反应1-3h，反应结束后，得到混合液Ⅱ，将混合液Ⅱ加入无水乙醇中混合均匀，抽滤得到粗产物，再用无水乙醇洗涤、干燥，得到改性PPS；
所述改性剂为、3-异丙基-二甲基苄基异氰酸酯中的一种或两种的混合物。
2.如权利要求1所述的高性能改性PPS塑料，其特征在于：所述氧等离子体的条件为O2流量为15-20cm3/min、功率为100-150W、压力为119.7-120Pa处理1-2min。
3.如权利要求1所述的高性能改性PPS塑料，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中至少一种。
4.如权利要求1所述的高性能改性PPS塑料，其特征在于：所述冰盐酸由30-50g冰和30-50mL的2-4mol/L盐酸混合而成。
5.如权利要求1-4任一项所述的高性能改性PPS塑料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：按配方，将PPS、改性PPS、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物进行混合，得到混合物料；将混合物料、纳米二氧化硅、玻璃纤维进行熔融共混、挤出造粒，得到所述高性能改性PPS塑料。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 等离子体处理对聚苯硫醚纤维性能的影响;赵雪曼;棉纺织技术;第38卷(第5期);摘要 * |
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