CN115232426A - 一种聚苯硫醚树脂复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚苯硫醚树脂复合材料及其制备方法，所述聚苯硫醚树脂复合材料包括如下重量份的组分：聚苯硫醚树脂80～120份、聚酰胺树脂5～10份、玻璃纤维1～5份、环氧树脂10～20份、氨丙基三乙氧基硅烷4～8份、碳纳米管3～6份、丙烯酸甲酯10～20份和无机粉末1～3份；本发明聚苯硫醚树脂复合材料中环氧树脂、丙烯酸甲酯和聚酰胺树脂的添加能够对PPS进行改性，同时提高各原料组分的充分混匀，达到提高复合材料韧性、机械强度的目的，此外，通过碳纳米管的添加不仅可以增加复合材料的机械性能，还可以提高复合材料的抗静电性能；玻璃纤维以及无机粉末能够改善复合材料的耐热以及机械性能；在本发明中经各原料组分的共同作用，显著提高复合材料的整体性能。

Description

一种聚苯硫醚树脂复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种聚苯硫醚树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

聚苯硫醚，全称为聚亚苯基硫醚，英文名称为Polyphenylene sulfide，简称PPS。PPS的分子结构比较简单，分子主链由苯环和硫原子交替排列，大量的苯环赋予PPS以刚性，大量的硫醚键又提供柔顺性。它具有硬而脆、结晶度高、难燃、热稳定性好、机械强度较高、电性能优良等优点。

PPS是结晶型(结晶度55％-65％)的高刚性白色粉末聚合物，耐热性高(连续使用温度达240度)、机械强度、刚性、难燃性、耐化学药品性，电气特性、尺寸稳定性都优良的树脂，耐磨、抗蠕变性优，阻燃性优(达UL94V-0)，高温、高湿下仍保持良好的电性能；流动性好，易成型，成型时几乎没有缩孔凹斑。

然而，纯的PPS制品的脆性较大、韧性较差、刚性和强度不够高，而且价格较高，进而限制了PPS的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚苯硫醚树脂复合材料及其制备方法，该聚苯硫醚树脂复合材料经各原料组分的添加和用量的限定，使得制备得到复合材料具有优异的机械性能和抗静电性能。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明第一方面提供一种聚苯硫醚树脂复合材料，所述聚苯硫醚树脂复合材料包括如下重量份的组分：

聚苯硫醚树脂80～120份、聚酰胺树脂5～10份、玻璃纤维1～5份、环氧树脂10～20份、氨丙基三乙氧基硅烷4～8份、碳纳米管3～6份、丙烯酸甲酯10～20份和无机粉末1～3份。

优选地，所述组分还包括抗氧剂0.5～1份。

优选地，所述聚苯硫醚树脂复合材料包括如下重量份的组分：

聚苯硫醚树脂100份、聚酰胺树脂8份、玻璃纤维4份、环氧树脂15份、氨丙基三乙氧基硅烷6份、碳纳米管4份、丙烯酸甲酯16份、无机粉末2份和抗氧剂0.8份。

优选地，所述玻璃纤维长度为4～8mm，直径为10～20μm。

优选地，所述抗氧剂为抗氧剂s-9228。

优选地，所述无机粉末选自碳酸钙、碳酸锌和滑石粉中的至少一种。

优选地，所述碳纳米管的粒径为直径为50～100nm，长度为5～20μm。

优选地，所述环氧树脂为环氧树脂E51。

本发明第二方面提供一种上述聚苯硫醚树脂复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(a)按照重量份称取各原料；

(b)将聚苯硫醚树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、氨丙基三乙氧基硅烷、碳纳米管、丙烯酸甲酯和碳酸钙进行混合均匀，得到混合物料；

(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，再经水冷、风冷和切粒后得到所述聚苯硫醚树脂复合材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

本发明聚苯硫醚树脂复合材料经各原料种类以及用量的选择，能够显著提高制备复合材料的机械强度、抗静电以及耐热性能；具体地，环氧树脂、丙烯酸甲酯和聚酰胺树脂的添加能够对PPS进行改性，同时提高各原料组分的充分混匀，达到提高复合材料韧性、机械强度的目的，此外，通过碳纳米管的添加不仅可以增加复合材料的机械性能，还可以提高复合材料的抗静电性能；玻璃纤维以及无机粉末能够改善复合材料的耐热以及机械性能；在本发明中经各原料组分的共同作用，显著提高复合材料的整体性能。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

本发明中采用的各原料均可通过普通市售购买得到。

实施例1

一、聚苯硫醚树脂复合材料

上述聚苯硫醚树脂复合材料包括如下重量份的组分：

聚苯硫醚树脂80份、聚酰胺树脂10份、玻璃纤维1份、环氧树脂E51 20份、氨丙基三乙氧基硅烷4份、碳纳米管3份、丙烯酸甲酯20份、抗氧剂0.5份和无机粉末1份，其中：

玻璃纤维长度为4～8mm，直径为10～20μm；

无机粉末为滑石粉；

碳纳米管的粒径为直径为50～100nm，长度为5～20μm；

抗氧剂为抗氧剂s-9228。

二、制备方法

上述聚苯硫醚树脂复合材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

(a)按照重量份称取各原料；

(b)将聚苯硫醚树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、氨丙基三乙氧基硅烷、碳纳米管、丙烯酸甲酯和碳酸钙进行混合均匀，得到混合物料；

(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，再经水冷、风冷和切粒后得到所述聚苯硫醚树脂复合材料。

实施例2

一、聚苯硫醚树脂复合材料

上述聚苯硫醚树脂复合材料包括如下重量份的组分：

聚苯硫醚树脂120份、聚酰胺树脂5份、玻璃纤维5份、环氧树脂E51 10份、氨丙基三乙氧基硅烷8份、碳纳米管6份、丙烯酸甲酯10份、抗氧剂1份和无机粉末3份，其中：

玻璃纤维长度为4～8mm，直径为10～20μm；

无机粉末为碳酸锌；

碳纳米管的粒径为直径为50～100nm，长度为5～20μm；

抗氧剂为抗氧剂s-9228。

二、制备方法

上述聚苯硫醚树脂复合材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

(a)按照重量份称取各原料；

(b)将聚苯硫醚树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、氨丙基三乙氧基硅烷、碳纳米管、丙烯酸甲酯和碳酸钙进行混合均匀，得到混合物料；

(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，再经水冷、风冷和切粒后得到所述聚苯硫醚树脂复合材料。

实施例3

一、聚苯硫醚树脂复合材料

上述聚苯硫醚树脂复合材料包括如下重量份的组分：

聚苯硫醚树脂100份、聚酰胺树脂8份、玻璃纤维4份、环氧树脂E51 15份、氨丙基三乙氧基硅烷6份、碳纳米管4份、丙烯酸甲酯16份、无机粉末2份和抗氧剂0.8份，其中：

玻璃纤维长度为4～8mm，直径为10～20μm；

无机粉末为碳酸钙；

碳纳米管的粒径为直径为50～100nm，长度为5～20μm；

抗氧剂为抗氧剂s-9228。

二、制备方法

上述聚苯硫醚树脂复合材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

(a)按照重量份称取各原料；

(b)将聚苯硫醚树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、氨丙基三乙氧基硅烷、碳纳米管、丙烯酸甲酯和碳酸钙进行混合均匀，得到混合物料；

(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，再经水冷、风冷和切粒后得到所述聚苯硫醚树脂复合材料。

对比例1

一、聚苯硫醚树脂复合材料

上述聚苯硫醚树脂复合材料包括如下重量份的组分：

聚苯硫醚树脂100份、玻璃纤维4份、环氧树脂E51 23份、氨丙基三乙氧基硅烷6份、碳纳米管4份、丙烯酸甲酯16份、无机粉末2份和抗氧剂0.8份，其中：

玻璃纤维长度为4～8mm，直径为10～20μm；

无机粉末为碳酸钙、碳酸锌和滑石粉；

碳纳米管的粒径为直径为50～100nm，长度为5～20μm；

抗氧剂为抗氧剂s-9228。

二、制备方法

上述聚苯硫醚树脂复合材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

(a)按照重量份称取各原料；

(b)将聚苯硫醚树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、氨丙基三乙氧基硅烷、碳纳米管、丙烯酸甲酯和碳酸钙进行混合均匀，得到混合物料；

(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，再经水冷、风冷和切粒后得到所述聚苯硫醚树脂复合材料。

对比例2

一、聚苯硫醚树脂复合材料

上述聚苯硫醚树脂复合材料包括如下重量份的组分：

聚苯硫醚树脂100份、聚酰胺树脂8份、玻璃纤维4份、环氧树脂E51 31份、氨丙基三乙氧基硅烷6份、碳纳米管4份、无机粉末2份和抗氧剂0.8份，其中：

玻璃纤维长度为4～8mm，直径为10～20μm；

无机粉末为碳酸钙、碳酸锌和滑石粉；

碳纳米管的粒径为直径为50～100nm，长度为5～20μm；

抗氧剂为抗氧剂s-9228。

二、制备方法

上述聚苯硫醚树脂复合材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

(a)按照重量份称取各原料；

(b)将聚苯硫醚树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、氨丙基三乙氧基硅烷、碳纳米管、丙烯酸甲酯和碳酸钙进行混合均匀，得到混合物料；

(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，再经水冷、风冷和切粒后得到所述聚苯硫醚树脂复合材料。

对比例3

一、聚苯硫醚树脂复合材料

上述聚苯硫醚树脂复合材料包括如下重量份的组分：

聚苯硫醚树脂100份、玻璃纤维4份、环氧树脂E51 15份、氨丙基三乙氧基硅烷6份、碳纳米管4份、丙烯酸甲酯24份、无机粉末2份和抗氧剂0.8份，其中：

玻璃纤维长度为4～8mm，直径为10～20μm；

无机粉末为碳酸钙、碳酸锌和滑石粉；

碳纳米管的粒径为直径为50～100nm，长度为5～20μm；

抗氧剂为抗氧剂s-9228。

二、制备方法

上述聚苯硫醚树脂复合材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

(a)按照重量份称取各原料；

(b)将聚苯硫醚树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、氨丙基三乙氧基硅烷、碳纳米管、丙烯酸甲酯和碳酸钙进行混合均匀，得到混合物料；

(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，再经水冷、风冷和切粒后得到所述聚苯硫醚树脂复合材料。

实验例1

分别获取实施例3以及对比例1～3制备得到的聚苯硫醚树脂复合材料；然后经注塑机(温度300℃，压力为60MPa)制成标准测试样条，然后对其进行性能检测；

采用GB/T1040.2-2006中的方法对试样条的拉伸强度、断裂伸长率进行检测；检测结果如表1所示；

采用GB/T1843-2008中的方法对试样条的缺口冲击强度进行检测，检测结果如表1所示；

采用GB/T1634.2-2004中的方法对试样条的热并行温度(1.8Mpa下)进行检测，检测结果如表1所示；

表1

由表1可知，相比对比例，本申请实施例制备得到的复合材料通过各原料的选择，使得制备得到的聚苯硫醚树脂复合材料具有更加优异的机械性能和抗冲击性能。

实验例2

获取实施例3制备得到的聚苯硫醚树脂复合材料；然后经注塑机(温度300℃，压力为60MPa)制成标准测试样条，然后对其进行性能检测；

采用GB/T31838.2中的方法检测体积电阻率，检测结果为1.6×10⁶Ω.cm；可见，本申请实施例制备得到的聚苯硫醚树脂复合材料具有较低的电阻，具有较强的抗静电性能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种聚苯硫醚树脂复合材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：

聚苯硫醚树脂80～120份、聚酰胺树脂5～10份、玻璃纤维1～5份、环氧树脂10～20份、氨丙基三乙氧基硅烷4～8份、碳纳米管3～6份、丙烯酸甲酯10～20份和无机粉末1～3份。

2.根据权利要求1所述的聚苯硫醚树脂复合材料，其特征在于，所述组分还包括抗氧剂0.5～1份。

3.根据权利要求2所述的聚苯硫醚树脂复合材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：

聚苯硫醚树脂100份、聚酰胺树脂8份、玻璃纤维4份、环氧树脂15份、氨丙基三乙氧基硅烷6份、碳纳米管4份、丙烯酸甲酯16份、无机粉末2份和抗氧剂0.8份。

4.根据权利要求1所述的聚苯硫醚树脂复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维长度为4～8mm，直径为10～20μm。

5.根据权利要求2所述的聚苯硫醚树脂复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂s-9228。

6.根据权利要求1所述的聚苯硫醚树脂复合材料，其特征在于，所述无机粉末选自碳酸钙、碳酸锌和滑石粉中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的聚苯硫醚树脂复合材料，其特征在于，所述碳纳米管的粒径为直径为50～100nm，长度为5～20μm。

8.根据权利要求1所述的聚苯硫醚树脂复合材料，其特征在于，所述环氧树脂为环氧树脂E51。

9.权利要求1～8任一所述的聚苯硫醚树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(a)按照重量份称取各原料；

(b)将聚苯硫醚树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、氨丙基三乙氧基硅烷、碳纳米管、丙烯酸甲酯和碳酸钙进行混合均匀，得到混合物料；

(c)将混合物料通过主喂料口，玻璃纤维通过侧喂料口投入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，再经水冷、风冷和切粒后得到所述聚苯硫醚树脂复合材料。