CN114085527B - 一种聚苯硫醚组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种聚苯硫醚组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚苯硫醚组合物及其制备方法和应用。所述聚苯硫醚组合物，按重量份数计，包括组分：聚苯硫醚35‑50份；玻璃纤维3‑8份；碳酸钙25‑40份；填料20‑35份；偶联剂0.1‑1份。本发明在聚苯硫醚树脂中添加玻璃纤维、碳酸钙和纤维状或片状填料，三者相互配合，同时添加一定量的偶联剂，能够有效提高材料刚性，同时保持较好的光泽度效果，制备得到的聚苯硫醚材料具有优异的拉伸强度和弯曲强度，且光泽度高，能够满足车灯反射罩的小型化和薄壁化发展过程中对材料强度提出的更高要求。

Description

一种聚苯硫醚组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及工程塑料技术领域，具体涉及一种聚苯硫醚组合物及其制备方法和应用。
背景技术
聚苯硫醚（简称PPS）具有优异的耐高温性能和尺寸稳定性，广泛应用于汽车电子领域。在作为汽车的车灯反射罩材料时，同时还要求材料具有高刚性和高光泽度（若材料表面光泽度太低，会造成电镀时反射层存在电镀缺陷点或者电镀高温过程中出现鼓包，使电镀镜面效果大幅度降低，造成产品报废、无法使用的问题）。目前，增强聚苯硫醚材料的刚性主要是通过填充玻璃纤维，往往玻璃纤维含量要高于20%以上才能达到材料使用的刚性要求，然而由于玻璃纤维与聚苯硫醚之间的界面相容性不良，在加工过程中流动性差，玻璃纤维易浮出材料表面，导致表面光泽度大幅度下降；且随着技术的发展，车灯反射罩逐渐小型化和薄壁化，其对材料刚性有更高要求，但是若通过增加玻璃纤维填充量来提高刚性只会导致光泽度更加劣化。现有技术中，可以通过添加接枝共聚物（例如马来酸酐接枝苯乙烯－乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚烯烃弹性体、马来酸酐接枝乙烯－辛烯共聚物等）作为增容剂，提高复合材料的界面相容性，但由于玻纤含量高，该方法改善材料光泽度效果十分有限。
可见，目前要使聚苯硫醚材料同时兼顾高刚性和高光泽度，以满足小型薄壁化的车灯反射罩对材料的使用需求，仍存在一定的困难。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高刚性、高光泽度的聚苯硫醚组合物。
本发明的另一目的在于提供上述聚苯硫醚组合物的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述聚苯硫醚组合物的应用
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种聚苯硫醚组合物，按重量份数计，包括以下组分：
聚苯硫醚 35-50份；
玻璃纤维 3-8份；
碳酸钙 25-40份；
填料 20-35份；
偶联剂 0.1-1份。
本发明所述填料选自片状填料或纤维状填料中的任意一种或几种；优选的，所述填料选自纤维状填料。
所述片状填料选自勃姆石或高岭土中的任意一种或几种。
所述纤维状填料选自硫酸钡晶须、硫酸钙晶须或硅灰石中的任意一种或几种；优选的，所述纤维状填料选自硅灰石。
本发明的聚苯硫醚材料通过添加一定量的玻璃纤维，与碳酸钙、纤维状或片状填料相互配合，能够有效提高材料刚性，同时材料能够保持较好的光泽度效果。优选的，所述玻璃纤维、碳酸钙和填料的重量比为1：（4-8）：（3-7）；更优选的，所述玻璃纤维、碳酸钙和填料的重量比为1：（5-7）：（4-6）。
优选的，所述玻璃纤维的直径为6-15μm；更优选的，所述玻璃纤维的直径为8-12μm。
本发明优选偶联剂改性玻璃纤维中的任意一种或几种；更优选为硅烷基改性玻璃纤维。
本发明所述聚苯硫醚在316℃、5kg条件下的熔融指数为100-1800g/10min。聚苯硫醚的熔融指数过高，分子链间的缠结低，会使材料的刚性下降；熔融指数过低，在加工过程中树脂对填充物的浸润减弱，造成填充物外露，对模具的镜面复制效果差，导致表面光泽度差。优选的，所述聚苯硫醚在316℃、5kg条件下的熔融指数为250-750g/10min。所述熔融指数参照标准ISO 1133-1-2011测试。
本发明通过添加一定量的偶联剂，有助于提高填充物表面和聚苯硫醚树脂的结合，改善材料光泽度。所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的任意一种或几种；优选的，所述偶联剂选自硅烷偶联剂中的任意一种或几种；更优选的，所述偶联剂选自氨基硅烷偶联剂或甲氧基硅烷偶联剂中的任意一种或几种。
根据材料性能需求，本发明所涉的聚苯硫醚组合物，按重量份数计，还包括0.1-1份抗氧剂；所述的抗氧剂选自酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或金属钝化剂中的任意一种或几种。
合适的酚类抗氧剂可选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098或抗氧剂1790中的任意一种或几种；合适的亚磷酸酯类抗氧剂可选自TNP、抗氧剂168中的任意一种或几种；合适的金属钝化剂可选自抗氧剂MD1024。本发明的抗氧剂优选为抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂MD1024的组合，三者重量比为1：（1-4）：（1-6）。
本发明还提供上述聚苯硫醚组合物的制备方法，包括以下步骤：按照配比，将除玻璃纤维和碳酸钙外的其他各组分投入高速混合机中分散均匀后，进入双螺杆挤出机，玻璃纤维和碳酸钙侧喂，挤出造粒，制得聚苯硫醚组合物；其中，螺杆转速为250-500rpm；挤出温度为280-310℃。
本发明还提供上述聚苯硫醚组合物在制备车灯反射罩的应用。
本发明具有以下有益效果：
本发明在聚苯硫醚树脂中添加玻璃纤维、碳酸钙和纤维状或片状填料，三者相互配合，同时添加一定量的偶联剂，能够有效提高材料刚性，同时保持较好的光泽度效果，制备得到的聚苯硫醚材料具有优异的拉伸强度和弯曲强度，且光泽度高，能够满足车灯反射罩的小型化和薄壁化发展过程中对材料强度提出的更高要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
对本发明实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：
聚苯硫醚1：PPS 1150C，新和成，在316℃，5kg条件下的熔融指数为450g/10min；
聚苯硫醚2：PPS 1190C，新和成，在316℃，5kg条件下的熔融指数为1050g/10min
玻璃纤维1：直径为8-12μm，硅烷基改性玻璃纤维，巨石；
玻璃纤维2：直径为12-14μm，硅烷基改性玻璃纤维，EMG13-70C，巨石；
玻璃纤维3：直径为8-12μm，未表面改性玻璃纤维，巨石；
碳酸钙：AC-05N，市售；
填料1：纤维状填料，硅灰石，HQ-1250，市售。
填料2：纤维状填料，硫酸钙晶须，DL-40H，市售
填料3：片状填料，高岭土，POLYFIL HG90，市售；
偶联剂：氨基硅烷偶联剂，KH 550，市售；
抗氧剂：酚类抗氧剂1010、亚磷酸酯类抗氧剂168和金属钝化剂MD1024组合，三者重量比为2:2:1，市售。
实施例和对比例的聚苯硫醚组合物的制备方法：
按照表1/表2/表3配比，将除玻璃纤维和碳酸钙外的其他各组分投入高速混合机中分散均匀后，进入双螺杆挤出机，玻璃纤维和碳酸钙侧喂，挤出造粒，制得聚苯硫醚组合物；其中，挤出四段温度分别为290℃、285℃、280℃、280℃，螺杆转速为350rpm/min。
相关性能测试方法：
拉伸强度：按照标准ISO 527-2-2012进行测试，拉伸速率为10mm/min;
弯曲强度、弯曲模量：按照标准ISO 178-2019进行测试，弯曲速率为2mm/min；
光泽度测试：采用通用型60度光泽度测量仪，按照标准ISO 2813-2014进行测试。
表1：实施例1-6各组分配比（按重量份数计）及相关性能测试结果
组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
聚苯硫醚1 40 40 40 40 35 47
玻璃纤维1 5 5 7 4 4 6
碳酸钙 35 25 28 30 25 35
填料1 20 30 25 26 28 25
偶联剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.9 0.3
抗氧剂 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
拉伸强度/MPa 99 101 106 92 91 101
弯曲强度/MPa 131 135 140 121 119 139
弯曲模量/MPa 11400 11900 12000 10090 10030 12100
光泽度/G 126 122 108 123 111 117
表2：实施例7-12各组分配比（按重量份数计）及相关性能测试结果
组分 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10 实施例11 实施例12
聚苯硫醚1 40 40 40 40 40
聚苯硫醚2 40
玻璃纤维1 5 5 5 5
玻璃纤维2 5
玻璃纤维3 5
碳酸钙 35 35 35 35 35 35
填料1 20 20 20 20
填料2 20
填料3 20
偶联剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
抗氧剂 / 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
拉伸强度/MPa 98 95 94 91 97 97
弯曲强度/MPa 132 124 126 117 129 132
弯曲模量/MPa 11349 10800 10800 10400 11100 11450
光泽度/G 125 128 101 103 118 95
表3：对比例1-6各组分配比（按重量份数计）及相关性能测试结果
组分 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6
聚苯硫醚1 40 40 40 40 40 40
玻璃纤维1 2 10 / 5 5 5
碳酸钙 20 40 35 / 55 35
填料1 38 10 25 55 / 20
偶联剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 /
抗氧剂 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
拉伸强度/MPa 80 121 72 100 71 85
弯曲强度/MPa 113 168 97 142 101 113
弯曲模量/MPa 8900 13600 8600 14700 8500 9800
光泽度/G 128 75 130 90 127 95
由上述实施例和对比例看出，本发明在聚苯硫醚树脂中添加一定比例的玻璃纤维、碳酸钙和纤维状或片状填料，同时添加一定量的偶联剂，各组分协同配合，制备得到的聚苯硫醚材料具有较高的拉伸强度和弯曲强度，且光泽度高。
对比例1/2，玻璃纤维、碳酸钙和填料的用量比例不在要求范围内，材料不能同时兼顾高刚性和高光泽度。
对比例3/4/5与实施例1/2比较，不添加玻璃纤维或填料，虽然能保持较高的光泽度，但材料力学强度低，刚性差；不添加碳酸钙，材料光泽度差；均无法满足小型薄壁化的车灯反射罩对材料的使用要求。
对比例6与实施例1比较，不添加量偶联剂，材料力学性能差，且光泽度低。

Claims (16)

1.一种聚苯硫醚组合物，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
聚苯硫醚 35-50份；
玻璃纤维 3-8份；
碳酸钙 25-40份；
填料 20-35份；
偶联剂 0.1-1份；
所述玻璃纤维、碳酸钙和填料的重量比为1：（4-8）：（3-7）；
所述填料选自片状填料或纤维状填料中的任意一种或几种；
所述片状填料选自勃姆石或高岭土中的任意一种或几种；
所述纤维状填料选自硫酸钡晶须、硫酸钙晶须或硅灰石中的任意一种或几种。
2.根据权利要求1所述的聚苯硫醚组合物，其特征在于，所述玻璃纤维、碳酸钙和填料的重量比为1：（5-7）：（4-6）。
3.根据权利要求1所述的聚苯硫醚组合物，其特征在于，所述玻璃纤维直径为6-15μm。
4.根据权利要求1所述的聚苯硫醚组合物，其特征在于，所述玻璃纤维的直径为8-12μm。
5.根据权利要求1所述的聚苯硫醚组合物，其特征在于，所述玻璃纤维选自偶联剂改性玻璃纤维中的任意一种或几种。
6.根据权利要求1所述的聚苯硫醚组合物，其特征在于，所述玻璃纤维选自硅烷基改性玻璃纤维。
7.根据权利要求1所述的聚苯硫醚组合物，其特征在于，所述填料选自纤维状填料。
8.根据权利要求1所述的聚苯硫醚组合物，其特征在于，所述纤维状填料选自硅灰石。
9.根据权利要求1所述的聚苯硫醚组合物，其特征在于，所述聚苯硫醚在316℃、5kg条件下的熔融指数为100-1800g/10min。
10.根据权利要求1所述的聚苯硫醚组合物，其特征在于，所述聚苯硫醚在316℃、5kg条件下的熔融指数为250-750g/10min。
11.根据权利要求1所述的聚苯硫醚组合物，其特征在于，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的任意一种或几种。
12.根据权利要求1所述的聚苯硫醚组合物，其特征在于，所述偶联剂选自硅烷偶联剂中的任意一种或几种。
13.根据权利要求1所述的聚苯硫醚组合物，其特征在于，所述偶联剂选自氨基硅烷偶联剂或甲氧基硅烷偶联剂中的任意一种或几种。
14.根据权利要求1所述的聚苯硫醚组合物，其特征在于，按重量份数计，还包括0.1-1份抗氧剂；所述的抗氧剂选自酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或金属钝化剂中的任意一种或几种。
15.根据权利要求1~14任一项所述的聚苯硫醚组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照配比，将除玻璃纤维和碳酸钙外的其他各组分投入高速混合机中分散均匀后，进入双螺杆挤出机，玻璃纤维和碳酸钙侧喂，挤出造粒，制得聚苯硫醚组合物；其中，螺杆转速为250-500rpm；挤出温度为280-310℃。
16.根据权利要求1~14任一项所述的聚苯硫醚组合物在制备车灯反射罩的应用。
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