CN114058184B - 一种高强度聚砜复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种高强度聚砜复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
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- C08L81/06—Polysulfones; Polyethersulfones
Abstract
本发明公开了一种高强度聚砜复合材料，按重量份计，包括如下组分：聚砜回收料43~93.6份；增强填料5~50份；功能性助剂1~5份；抗氧剂0.2~2份；耐候性助剂0.2~1份。本发明通过采用特定分子量及特定结构的功能性助剂添加至聚砜回收料基体树脂中，并辅以增强填料、功能性助剂、抗氧剂及耐候性助剂，在制备过程中通过调整挤出机的预热温度、螺杆转速以及螺杆混合时间加工参数，使聚砜回收料的分子量增大，能够显著改善制备得到的聚砜复合材料的力学性能，使其满足客户的需求；且聚砜回收料的回收再利用，满足环保、低碳的要求。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料功能化改性技术领域，具体涉及一种高强度聚砜复合材料及其制备方法。
背景技术
聚砜聚合物是一类耐高温的特种工程塑料，由于其合成单体不同可分为聚亚苯基砜、聚醚砜及聚苯砜。由于其耐高温、天然阻燃、力学性能优异、介电损耗因子低等特性，使其在电子电器、汽车、机械、商务设备等领域应用非常广泛。
作为热塑性非晶材料的聚砜聚合物，可反复加工塑型，做成满足使用要求的特定塑件。但是，聚砜制品经过多次的热加工或者经过长时间热氧老化等因素，产生降解，分子链长度变短，降解产生的端基自由基又会加速这种作用，从而导致聚砜制品的性能变差，如果将聚砜制品进行回收作为聚砜回收料，直接经洗涤、破碎后加工，会使制件的性能变差而难以满足客户的需求。
而在回收得到的聚砜回收料中仅仅通过添加玻璃纤维、碳纤维、无机填料虽然可以在一定程度上增加聚砜的强度、刚性等，但是经增强助剂改性后的聚砜复合材料的性能与作为基体树脂的聚砜回收料性能关系非常密切，如直接用增强助剂改性聚砜回收料，与聚砜新料经增强后的聚砜复合材料的性能差异较大，其最终得到的聚砜复合材料的性能仍然难以满足客户的需求。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种高强度聚砜复合材料。
本发明的另一目的是提供上述高强度聚砜复合材料的制备方法。
本发明采用如下具体技术方案：
一种高强度聚砜复合材料，按重量份计，包括如下组分：
聚砜回收料 43~93.6份；
增强填料 5~50份；
功能性助剂 1~5份；
抗氧剂 0.2~2份；
耐候性助剂 0.2~1份。
优选地，所述聚砜回收料选自聚亚苯基砜、聚醚砜、聚苯砜中的任意一种，或者任意两种，或者三种。
优选地，所述增强填料选自玻璃纤维、碳纤维、无机填料中的一种或几种；其中，所述无机填料选自玻璃微珠、硅微粉、碳酸钙粉末中的一种或几种。
优选地，所述功能性助剂选自分子量为1400~8000且分子结构中含环氧基团基的聚合物或单体；优选地，所述功能性助剂选自环氧树脂或溴化环氧树脂；所述分子量优选为1800~6000。其中，所述功能性助剂包含的环氧基团，其活性较大，易与聚砜的端羟基及降解过程中产生的-OH、-SOOH、活性端基等发生反应，从而起到扩链的作用，使聚砜回收料的分子量增大，增强基体树脂的综合性能。
优选地，所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代二丙酸酯类抗氧剂、硫醇类抗氧剂、无机铜类抗氧剂中的一种或两种以上复配使用。
优选地，所述耐候性助剂选自水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类中的任何一种或两种以上组合使用。
本发明还提供了上述高强度聚砜复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1）按照配比将聚砜回收料、功能性助剂、抗氧剂、耐候性助剂进行配料、混料；
2）加入到预热的双螺杆挤出机中进行挤出，增强填料从侧喂料加入，螺杆转速和侧喂料的转速相配合至最终产品中增强填料含量为5%~50%；
3）切粒，烘干，即得。
优选地，步骤2）中，所述双螺杆挤出机的预热温度为320℃~400℃，优选为330℃~380℃。
优选地，步骤2）中，所述双螺杆挤出机的螺杆转速大于120r/min，螺杆转速越大混炼的效果越好。
优选地，步骤2）中，所述物料从投料至挤出的时间，即螺杆混合时间大于2min，使的功能性助剂能够与聚砜回收料充分反应。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过采用特定分子量及特定结构的功能性助剂添加至聚砜回收料基体树脂中，并辅以特定重量份的增强填料、功能性助剂、抗氧剂及耐候性助剂，在制备过程中通过调整挤出机的预热温度、螺杆转速以及螺杆混合时间等加工参数，制备得到的聚砜复合材料由于功能性助剂包含的环氧基团，其活性较大，易与聚砜回收料的端羟基及降解过程中产生的-OH、-SOOH、活性端基等发生反应，从而起到扩链的作用，使聚砜回收料的分子量增大，能够显著改善聚砜复合材料的力学性能，使其满足客户的需求；且聚砜回收料的回收再利用，满足环保、低碳的要求。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
以下具体实施方式中，如无特殊说明，均为常规方法；以下具体实施方式所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
聚砜回收料：广东优巨先进新材料股份有限公司
聚砜新料：广东优巨先进新材料股份有限公司，型号：F2150；
功能性助剂：溴化环氧树脂：韩国宇进株式会社；
型号：CXB-400T70；分子量：640~700；
型号：CXB-2000S；分子量：1800~2200；
型号：CXB-300C；分子量：3500~4000；
型号：CXB-1000H；分子量：9800~12000。
增强填料：玻璃纤维，重庆国际复合材料有限公司，ECS305-3-K；
抗氧剂：亚磷酸酯类抗氧剂，美国都福，Doverphos S-9228；
耐候性助剂：苯并三唑类耐候性助剂：巴斯夫，Tinuvin 327。
各性能指标的测试方法或标准如表1所示：
表1
实施例1-4及对比例1-11：高强度聚砜复合材料的制备
按表2的配比将聚砜回收料、功能性助剂、抗氧剂、耐候性助剂进行配料、混料；加入到预热的双螺杆挤出机中进行挤出，增强填料从侧喂料加入，螺杆主机的转速和侧喂料的转速相配合至最终产品中增强填料含量为5%~50%；切粒，烘干，即得高强度聚砜复合材料。制备得到的高强度聚砜复合材料的各性能指标数据如表2所示。
表2 实施例1-4及对比例1-11各组分配比（重量份）及实验结果
从表2分析可知：对比例1和对比例2比较，聚砜回收料作为基体树脂制备得到的聚砜复合材料的力学性能比聚砜新料作为基体树脂制备得到的聚砜复合材料的力学性能相差非常大。实施例1和对比例3比较可知，通过本发明的各组分物料配比以及制备过程中对各加工参数的调整，聚砜回收料作为基体树脂制备得到的聚砜复合材料的力学性能与聚砜新料作为基体树脂加等量玻璃纤维制备得到的聚砜复合材料的力学性能几乎一致，且稍有提高。实施例1和对比例4的比较可知，未添加功能性助剂溴化环氧树脂制备得到的聚砜复合材料样品的力学性能与添加了功能性助剂溴化环氧树脂的聚砜复合材料样品相差较大，可见，功能性助剂对制备得到的聚砜回收料复合材料的力学性能的作用较大。实施例1与对比例5/6/7/8/9/10/11可知，制备过程中对各加工参数的调整、功能性助剂溴化环氧树脂的分子量及添加量偏离本发明要保护的范围，其制备得到的聚砜复合材料样品的力学性能并不能达到本发明的发明目的。
Claims (10)
1.一种高强度聚砜复合材料，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：
聚砜回收料 43~93.6份；
增强填料 5~50份；
功能性助剂 1~5份；
抗氧剂 0.2~2份；
耐候性助剂 0.2~1份；
所述功能性助剂选自环氧树脂或溴化环氧树脂；
所述功能性助剂的分子量为1800~6000。
2.根据权利要求1所述的高强度聚砜复合材料，其特征在于，所述聚砜回收料选自聚亚苯基砜、聚醚砜、聚苯砜中的任意一种，或者任意两种，或者三种。
3.根据权利要求1所述的高强度聚砜复合材料，其特征在于，所述增强填料选自玻璃纤维、碳纤维、无机填料中的一种或几种；其中，所述无机填料选自玻璃微珠、硅微粉、碳酸钙粉末中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的高强度聚砜复合材料，其特征在于，所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代二丙酸酯类抗氧剂、硫醇类抗氧剂、无机铜类抗氧剂中的一种或两种以上复配使用。
5.根据权利要求1所述的高强度聚砜复合材料，其特征在于，所述耐候性助剂选自水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类中的任何一种或两种以上组合使用。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的高强度聚砜复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）按照配比将聚砜回收料、功能性助剂、抗氧剂、耐候性助剂进行配料、混料；
2）加入到预热的双螺杆挤出机中进行挤出，增强填料从侧喂料加入，螺杆转速和侧喂料转速相配合至最终产品中增强填料含量为5%~50%；
3）切粒，烘干，即得。
7.根据权利要求6所述的高强度聚砜复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述双螺杆挤出机的预热温度为320℃~400℃。
8.根据权利要求7所述的高强度聚砜复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述双螺杆挤出机的预热温度为330℃~380℃。
9.根据权利要求6所述的高强度聚砜复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述双螺杆挤出机的螺杆转速大于120r/min。
10.根据权利要求6所述的高强度聚砜复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述物料从投料至挤出的时间，即螺杆混合时间大于2min。
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