專(zhuān)利名稱(chēng)：含耐磨材料聚苯硫醚復(fù)合粒料的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于特種高分子材料應(yīng)用領(lǐng)域 背景技術(shù)高性能聚苯硫醚(PPS)具有優(yōu)異得耐化學(xué)藥品性和高溫下的熱穩(wěn)定性，并具有高阻燃性、高電絕緣性、耐輻射和良好的機(jī)械性能。 為擴(kuò)大該材料的應(yīng)用范圍。聚苯硫醚(PPS)耐化學(xué)穩(wěn)定性好，它在極其惡劣的條件下仍能保持其原有的性能，具有突出的化學(xué)穩(wěn)定性，僅次于聚四氟乙烯。 在高溫下，聚苯硫醚樹(shù)脂制造的零部件放置在不同的無(wú)機(jī)試劑中一 周后能保持原有的抗拉強(qiáng)度。它還具有很好的耐有機(jī)溶劑的性能，除了 93i:的甲苯對(duì)它的強(qiáng)度略有影響外，在四氯化碳、氯仿等有機(jī)溶劑中，即使在沸點(diǎn)下放置一周后其強(qiáng)度仍不會(huì)發(fā)生變化，溫度為93-C的甲酸、醋酸對(duì)它的強(qiáng)度也沒(méi)有影響。由聚苯硫醚樹(shù)脂制造的 零部件在93。C的50%硫酸中具有良好的耐蝕性，強(qiáng)度保持率無(wú)顯 著影響。在93。C、 10%氫氧化鈉溶液中放置二周后，其強(qiáng)度也沒(méi)有 明顯的變化。在中國(guó)專(zhuān)利號(hào)CN: 1425715中介紹了一種聚四氟乙烯微粉，有機(jī)、 無(wú)機(jī)潤(rùn)滑性填料，通過(guò)處理聚四氟乙烯微粉表面，從而達(dá)到與聚苯硫 醚混合均勻的目的，雖然在耐磨性能方面得到了提高，但是其熱成型
穩(wěn)定性能沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的改變。在中國(guó)專(zhuān)利號(hào)CN: 1100736中介紹了一種聚四氟乙烯的聚苯硫醚 復(fù)合材料，主要用于滑動(dòng)軸承和密封件，它是通過(guò)將聚苯硫醚氧化成 砜基，然后制成相應(yīng)的復(fù)合材料，該材料的應(yīng)用范圍因此受到限制。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是制造出一種含耐磨材料的聚苯硫醚樹(shù)脂復(fù)合粒 料的生產(chǎn)工藝，通過(guò)合理選擇工藝路線(xiàn)而改善樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)，繼而 使后期的制造獲得更好的耐磨性能指標(biāo)。含耐磨材料聚苯硫醚復(fù)合粒料的制造方法，將加入助劑后的聚苯 硫醚樹(shù)脂預(yù)混料在高速攪拌機(jī)中充分混合均勻，再通過(guò)后續(xù)擠出混煉加工成為產(chǎn)品粒料，所述預(yù)混料中包括經(jīng)過(guò)氧化熱交聯(lián)處理的聚苯 硫醚樹(shù)脂一份中，加入1、-5%經(jīng)過(guò)浸潤(rùn)表面處理的鈦酸鉀纖維，15-30%經(jīng)過(guò)浸潤(rùn)表面處理的聚四氟乙烯粉，1-5%無(wú)機(jī)耐磨材料為填充劑，再加入熱成型穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗腐蝕抑制劑。所述聚苯硫醚樹(shù)脂為重均分子量為2-8萬(wàn)的線(xiàn)性高分子聚苯硫醚樹(shù)脂，樹(shù)脂經(jīng)過(guò)氧化熱交 聯(lián)處理，處理溫度為200-260°C，氧化熱交聯(lián)2-8小時(shí)。以上原料在 高速攪拌機(jī)中充分混合均勻后得到的預(yù)混料與增強(qiáng)纖維經(jīng)過(guò)同向雙 螺桿擠出機(jī)混煉擠出成形切粒，所述增強(qiáng)纖維的加入量為預(yù)混料重量 的30-35%。


圖1為本發(fā)明工藝方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的工藝流程如圖1所示。先將加入助劑后的聚苯硫醚樹(shù)脂 在高速攪拌機(jī)中充分混合均勻生產(chǎn)預(yù)混料，再通過(guò)后續(xù)擠出混煉加工 成為產(chǎn)品粒料本發(fā)明中所使用的聚苯硫醚是以-(Ar-S)-為主要的重復(fù)單元結(jié) 構(gòu)而成的線(xiàn)性高分子量PPS樹(shù)脂。其分子量為2-8萬(wàn)，樹(shù)脂中含有的 金屬離子和有機(jī)溶劑等雜質(zhì)含量在100-900Pppm以下，最好在200ppm 以下效果是最好的，將這樣的聚苯硫醚樹(shù)脂在有氧化劑或氧氣的條件 下，溫度為200-260"C時(shí)熱交聯(lián)2-8小時(shí)，然后加入耐腐蝕抑制劑， 熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、等填充劑，在高速攪拌機(jī)的攪拌下混合均勻，再 加入同向雙螺桿擠出機(jī)和玻璃纖維、維碳纖維、芳綸纖維、陶瓷纖維 增強(qiáng)材料混煉；為了減少在成型加工時(shí)腐蝕氣體的溢出，本發(fā)明所添 加的抗腐蝕抑制劑(有害物質(zhì)捕捉劑)是偏鋅酸鹽或鋅酸鹽，它們是 鋅酸，偏鋅酸，偏鋅酸鈣，偏鋅酸鎂，偏鋅酸鋇，鋅酸鈣，鋅酸鎂， 鋅酸鋇等含鋅的化合物，以鋅酸，偏鋅酸為最好，它們不僅可以抑制 腐蝕性物質(zhì)和雜質(zhì)的產(chǎn)生，還可以作為無(wú)機(jī)填料補(bǔ)充在粒料之中。在本發(fā)明中加入磷酸酯類(lèi)化合物，目的是在注射成形時(shí)不損失聚 苯硫醚的其它物理特性，尤其是熱穩(wěn)定性能，從而使聚苯硫醚樹(shù)脂結(jié) 晶速度提高，同時(shí)在成形時(shí)表面狀態(tài)優(yōu)良。為了達(dá)到以上目的，在本 發(fā)明中所使用的磷酸酯類(lèi)化合物是聚氧乙烯醚磷酸單酯、脂肪醇聚氧 乙烯醚磷酸酯鈉鹽、脂肪醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺鹽(二乙、三乙)、 脂肪醇醚(7)磷酸酯三乙醇胺鹽、脂肪醇醚(9)磷酸酯三乙醇胺鹽、 辛醇磷酸酯MCPH、辛醇聚氧乙烯磷酸酯OPEK、壬基酚磷酸酯鉀鹽、
壬基酚醚磷酸單酯乙醇胺鹽、壬基酚聚氧乙烯(7)醚磷酸、單、雙 酯、壬基酚聚氧乙烯(4-10)醚磷酸、單、雙酯、甘油聚氧乙烯醚磷 酸酯、甘油聚氧苯乙烯醚磷酸酯三乙醇胺鹽、多元醇磷酸酯、高碳醇 磷酸酯鈉鹽和磷酸化蓖麻油鈉鹽、單硬脂酸、甘油硫酸酯鈉鹽、蓖麻 油磷酸酯鹽等磷酸酯鹽的一種或多種化合物，尤其以脂肪醇聚氧乙烯 醚磷酸酯鈉鹽、脂肪醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺鹽(二乙、三乙)、脂 肪醇醚(7)磷酸酯三乙醇胺鹽、聚氧乙烯醚磷酸單酯、脂肪醇聚氧 乙烯醚磷酸酯鈉鹽為較好，以脂肪醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺鹽(二乙、 三乙)、甘油聚氧苯乙烯醚磷酸酯三乙醇胺為最好。在本發(fā)明中添加的抗氧化劑目的是在復(fù)合材料制造過(guò)程中減少 聚苯硫醚樹(shù)脂的的氧化分解，本發(fā)明中所添加的抗氧化劑可以是 GK-1010、 GK-1098、 GK-1024、 GK-697，尤其以GK-1098為最好。本發(fā)明中還添加分散劑其主要目的是對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行表 面處理，已達(dá)到聚四氟乙烯和聚苯硫醚實(shí)質(zhì)很好粘合在一起，所使用 的浸潤(rùn)劑是以脂肪醇聚氧乙烯醚類(lèi)化合物，該類(lèi)化合物含碳原子3-18 的單元醇、二元醇、多元醇聚氧乙烯醚，如浸潤(rùn)劑JFC、甘油聚氧乙烯醚等。在本發(fā)明中所使用的二硫化鉬、石墨、納米級(jí)三氧化二鋁、鋁粉、 銀粉、炭黑、納米級(jí)二氧化硅、納米級(jí)石英砂、玻璃微珠、納米級(jí)玻 璃粉、硅酸鈣、納米級(jí)二氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、碳化硅、氮化硅、 氮化硼等耐磨材料中的至少一種，尤其以二硫化鉬、石墨、納米級(jí)三 氧化二鋁、鋁粉、銀粉、為最好，目的是提高聚苯硫醚復(fù)合材料的耐
磨性能。本發(fā)明中使用的玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、陶瓷纖維等增強(qiáng) 材料，目的是提高其抗沖擊的能力，為了達(dá)到上述目的，以及提高聚 苯硫醚復(fù)合材料的其他物理特性，比如，提高注射成形制品的韌性加 入苯乙烯基三乙氧基硅垸。具體的過(guò)程下面舉例說(shuō)明。1:鈦酸鉀纖維的預(yù)處理鈦酸鉀纖維預(yù)處理料1將鈦酸鉀纖維切成很細(xì)的粉末，加入已經(jīng)配制好含浸潤(rùn)劑JFC為 0.01%的水溶液中，充分?jǐn)嚢?，然后過(guò)濾出鈦酸鉀粉末，并晾干待用。 鈦酸鉀纖維預(yù)處理料2將鈦酸鉀纖維切成很細(xì)的粉末，加入已經(jīng)配制好含浸潤(rùn)劑JFC為 3%的水溶液中，充分?jǐn)嚢?，然后過(guò)濾出鈦酸鉀粉末，并晾干待用。2:聚四氟乙烯粉的預(yù)處理聚四氟乙烯粉預(yù)處理料1 將聚四氟乙烯(平均粒徑為lum)粉末，加入己經(jīng)配制好含浸潤(rùn) 劑JFC為0.0P/。的水溶液中，充分?jǐn)嚢?，然后過(guò)濾出聚四氟乙烯粉末，并晾干待用。聚四氟乙烯粉預(yù)處理料2將聚四氟乙烯(平均粒徑為200um)粉末，加入已經(jīng)配制好含浸 潤(rùn)劑JFC為3yo的水溶液中，充分?jǐn)嚢?，然后過(guò)濾出聚四氟乙烯粉末， 并晾干待用。 .實(shí)施例1:將分子量為2-8萬(wàn)的聚苯硫醚樹(shù)脂200kg加入熱交聯(lián)機(jī)里，溫度 控制在200。C，用氧化熱交聯(lián)8小時(shí)，再加入0.1%脂肪醇聚氧苯乙烯 醚磷酸酯胺鹽(二乙、三乙)和1%的苯乙烯基三乙氧基硅垸和0.1% 的偏鋅酸，以及5%經(jīng)預(yù)處理好鈦酸鉀纖維預(yù)處理料1、 15%聚四氟乙 烯粉處理料2， 1%二硫化鉬、1%納米級(jí)三氧化二鋁，0.5%抗氧化劑 GK-1098在高速攪拌機(jī)里攪拌均勻得到預(yù)混料。然后采用上述工藝流 程，再加入預(yù)混料重量30%的經(jīng)過(guò)KH550表面處理劑處理過(guò)后單纖 維直徑為15um的玻璃纖維，從而使聚苯硫醚復(fù)合材料的達(dá)到100%， 經(jīng)過(guò)同向雙螺桿擠出機(jī)混煉擠出，冷卻、切粒、包裝制得的聚苯硫醚復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨耗量(負(fù)荷20公斤、磨 耗輪外徑40mm，轉(zhuǎn)速200rpm,時(shí)間120min)分別為0.15和O.lOmg， 拉伸強(qiáng)度126.3Mpa. 實(shí)施例2:鈦酸鉀纖維預(yù)處理料1改為鈦酸鉀纖維預(yù)處理料2，聚四氟乙烯 粉處理料2改為聚四氟乙烯粉處理料1，用量不變；無(wú)機(jī)耐磨材料采 用3%納米級(jí)三氧化二鋁和2%的二硫化鉬；增強(qiáng)纖維采用40%芳綸纖 維，復(fù)合材料中的其余物質(zhì)種類(lèi)及工藝同實(shí)施例1。制得的聚苯硫醚復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨耗量(負(fù)荷20公斤、 磨耗輪外徑40mm，轉(zhuǎn)速200rpm，時(shí)間120min)分別為0.17和0.09mg， 拉伸強(qiáng)度156.9Mpa.
實(shí)施例3鈦酸鉀纖維預(yù)處理料2用量改為1%，聚四氟乙烯粉處理料1用量 改為30%;無(wú)機(jī)耐磨材料采用2%納米級(jí)三氧化二鋁和2%的石墨及 1%鋁粉；增強(qiáng)纖維采用30%碳纖維，復(fù)合材料中的其余物質(zhì)種類(lèi)及工 藝同實(shí)施例2。無(wú)機(jī)耐磨材料采用1%納米級(jí)三氧化二鋁和2°/。的石墨及1%鋁 粉；增強(qiáng)纖維采用35%芳綸纖維，復(fù)合材料中的其余物質(zhì)種類(lèi)及工藝 同實(shí)施例2。像這樣制得的聚苯硫醚復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨耗量(負(fù)荷20 公斤、磨耗輪外徑40mm,轉(zhuǎn)速200rpm，時(shí)間120min)分別為0.17和 0.08mg，拉伸強(qiáng)度165.7Mpa.實(shí)施例4:除增強(qiáng)纖維采用40%陶瓷纖維和50%交聯(lián)后的聚苯硫醚樹(shù)脂以 外，其余物質(zhì)種類(lèi)及工藝同實(shí)施例2。制得的聚苯硫醚復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨耗量(負(fù)荷20公斤、 磨耗輪外徑40mm，轉(zhuǎn)速200rpm,時(shí)間120min)分別為0.13和0.14mg， 拉伸強(qiáng)度148.1Mpa.。
權(quán)利要求
1、含耐磨材料聚苯硫醚復(fù)合粒料的制造方法，將加入助劑后的聚苯硫醚樹(shù)脂預(yù)混料在高速攪拌機(jī)中充分混合均勻，再通過(guò)后續(xù)擠出混煉加工成為產(chǎn)品粒料，所述預(yù)混料中包括經(jīng)過(guò)氧化熱交聯(lián)處理的聚苯硫醚樹(shù)脂一份中，加入1-5％經(jīng)過(guò)浸潤(rùn)表面處理的鈦酸鉀纖維，15-30％經(jīng)過(guò)浸潤(rùn)表面處理的聚四氟乙烯粉，1-5％無(wú)機(jī)耐磨材料為填充劑，再加入熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗腐蝕抑制劑；所述聚苯硫醚樹(shù)脂為重均分子量為2-8萬(wàn)的線(xiàn)性高分子聚苯硫醚樹(shù)脂，樹(shù)脂經(jīng)過(guò)氧化熱交聯(lián)處理，處理溫度為200-260℃，氧化熱交聯(lián)2-8小時(shí)；以上原料在高速攪拌機(jī)中充分混合均勻后得到的預(yù)混料與增強(qiáng)纖維經(jīng)過(guò)同向雙螺桿擠出機(jī)混煉擠出成形切粒；所述增強(qiáng)纖維的加入量為預(yù)混料重量的30-35％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含耐磨材料聚苯硫醚復(fù)合粒料的制造 方法，其特征在于，所述處理聚四氟乙烯粉和鈦酸鉀纖維使用的浸潤(rùn) 劑是脂肪醇聚氧乙烯醚化合物類(lèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含耐磨材料聚苯硫醚復(fù)合粒料的制造方 法，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚化合物類(lèi)為浸潤(rùn)劑JFC。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含耐磨材料聚苯硫醚復(fù)合粒料的制造方 法，其特征在于，所使用的聚四氟乙烯粉粒徑在l-200um范圍。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含耐磨材料聚苯硫醚復(fù)合粒料的制造方 法，其特征在于，所使用的無(wú)機(jī)耐磨材料是二硫化鉬、石墨、納米級(jí) 三氧化二鋁、鋁粉、銀粉等材料中的至少一種。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的含耐磨材料聚苯硫醚復(fù)合粒料的制造方法， 其特征在于，所述增強(qiáng)纖維為玻璃纖維，碳纖維、芳綸纖維、陶瓷纖 維中的一種。
全文摘要
本發(fā)明一種含耐磨材料聚苯硫醚復(fù)合粒料的制造方法，將加入助劑后的聚苯硫醚樹(shù)脂預(yù)混料在高速攪拌機(jī)中充分混合均勻，再通過(guò)后續(xù)擠出混煉加工成為產(chǎn)品粒料，所述預(yù)混料中包括經(jīng)過(guò)氧化熱交聯(lián)處理的聚苯硫醚樹(shù)脂一份中，加入1-5％經(jīng)過(guò)浸潤(rùn)表面處理的鈦酸鉀纖維，15-30％經(jīng)過(guò)浸潤(rùn)表面處理的聚四氟乙烯粉，1-5％無(wú)機(jī)耐磨材料為填充。原料在高速攪拌機(jī)中充分混合均勻后得到的預(yù)混料與增強(qiáng)纖維經(jīng)過(guò)同向雙螺桿擠出機(jī)混煉擠出成形切粒；所述增強(qiáng)纖維的加入量為預(yù)混料重量的30-35％。本發(fā)明方法得到的含耐磨材料的聚苯硫醚復(fù)合粒料的耐磨性能優(yōu)良，可廣泛用于機(jī)械、化工、石油、軍工、航天航空等需要高電絕緣性和耐磨性材料領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08J3/24GK101397370SQ200710050120
公開(kāi)日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日
發(fā)明者余大海, 劉文良, 張志剛 申請(qǐng)人:四川得陽(yáng)化學(xué)有限公司