專利名稱：聚苯硫醚復合材料及其制備方法和成型方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高分子復合材料領域，尤其涉及聚苯硫醚復合材料及其制備方法和成型方法。
背景技術：
聚苯硫醚(以下簡稱PPS)樹脂具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、耐化學腐蝕、阻燃、尺寸穩(wěn)定等特性，同時流動性好，易于注塑加工成型，被廣泛用于各種電子電氣及汽車部件。由于PPS的分子主鏈上含有大量的苯環(huán)結構，與其它工程塑料相比，PPS樹脂的剛性好而抗沖擊性較差。同時對于一些應用條件極為苛刻的領域，探索研究綜合性能更優(yōu)異的PPS復合材料，始終是人們追求的目標。目前已有很多關于研究PPS樹脂組合物的專利。如中國專利CN101061182A將聚酰胺樹脂以粒徑小于500nm的超微粒子分散于PPS樹脂中，得到了韌性極高的PPS改性料。中國專利CN1882658A將烯烴接枝共聚物和氟化聚烯烴樹脂加入到PPS樹脂中改善其韌性和機械性能。中國專利CN102675878A報道了玻璃纖維增強的PPS與聚酰胺合金，該組合物具有耐沖擊、高絕緣性和高耐候性能。中國專利CN1718635A所報道的填充增強PPS組合物具有高剛性、耐腐蝕、低蠕變及高沖擊韌性等優(yōu)點。中國專利CN102276982A通過對PPS和耐高溫尼龍合金進行玻纖增強，改善了復合材料的綜合性能。但是因為PPS的分子結構特征，其易于堆積成晶體格子結構，有很高的結晶度。所以通常PPS復合材料制品在注塑成制品之后，還需要經(jīng)過130度到200度的高溫退火處理。如公開號為CN101348589A的中國專利公開了一種填充型聚苯硫醚/聚丙烯復合材料及成型方法，該復合材料的配比為:聚苯硫醚10-50%，聚丙烯50-90%，改性二硫化鑰為聚苯硫醚及聚丙烯總質(zhì)量的3%-10%，其成型方法是，按以上所述的比例配料，首先對含聚苯硫醚的混合粉料進行干燥預熱，再進行預成型冷壓，然后再進行兩次熱壓，再進行退火處理，最后進行冷卻脫模，形成填充型聚苯硫醚/聚丙烯復合材料。又如，公開號為CN100595048的中國專利公開了一種大平面聚苯硫醚板材的制備方法，包括將聚苯硫醚復合材料放入100-150°C熱風干燥箱中，放置4-8小時；在溫度280-320°C下熔融共混擠出，將其熔體擠入已加熱到280-320°C的壓制模具中；在溫度280-320°C下保持相同模壓壓力和模壓高度的初始狀態(tài)；熔體溫度下降到260-280°C時，開始施壓，溫度下降到230-250°C時停止補壓；在熔體溫度下降到處于150-250°C之間時進行梯度式退火處理；然后自然降溫和保壓，達到環(huán)境溫度時卸壓脫模，得到成品。然而，對于生產(chǎn)及需求量很大的PPS制成的零部件，退火工序耗時又耗力，還會引起退火后的收縮等問題。因此，很多加工企業(yè)都在想方設法去除退火工序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種聚苯硫醚復合材料，其具有較高的力學性能，如彎曲模量、拉伸強度和沖擊性能，可適 應于快速注塑成型。本發(fā)明還提供了聚苯硫醚復合材料的制備方法，該制備方法操作簡單，且以該制備方法制得的聚苯硫醚復合材料性能優(yōu)異。本發(fā)明還提供了聚苯硫醚復合材料的成型方法，上述聚苯硫醚復合材料用該成型方法注塑成型時，可省去高溫退火工序，節(jié)省操作工序。一種聚苯硫醚復合材料，包括以下按重量百分數(shù)計的組分:聚苯硫醚21-62% ；聚酰胺1-8%;無機增強物34-65%;抗氧劑0.05-2%;加工助劑0.05-4%。所述的聚苯硫醚，重均分子量(Mw)大于35000。所述的聚酰胺，從高分子的分子鏈結構看，相對于每個酰胺基團的碳原子數(shù)在6-10之間。所述的聚酰胺選自尼龍PA6、PA66、PA6/66共聚物、耐高溫尼龍PA6T、PA9T中的至少一種。尼龍PA6、PA66、PA6/66共聚物這些普通尼龍為中等粘度樹脂，相對粘度為2.0-3.0Pa.S，而耐高溫尼龍PA6T、PA9T的熔點為302°C _340°C，尤其PA6T的熔點為313°C -340°C。聚酰胺的加入，能極大地改善聚苯硫醚復合材料的韌性，提高聚苯硫醚復合材料的拉伸強度。所述的無機增強物為直徑在1-100 μ m范圍內(nèi)的纖維狀無機物，選自玻璃纖維、凹凸棒土、硅灰石、硫酸鈣晶須中的至少一種。通過添加無機增強物，可以提高聚苯硫醚復合材料的強度、剛性和耐熱性能，尤其提高聚苯硫醚復合材料的拉伸強度和彎曲模量。所述的抗氧劑選自酚類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑中的至少一種。所述酚類抗氧劑為抗氧劑H161，抗氧劑1010，抗氧劑1098，所述亞磷酸酯類抗氧劑為抗氧劑168。所述的加工助劑包括偶聯(lián)劑、潤滑劑和成核劑中的至少一種。所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的至少一種。偶聯(lián)劑的加入可提高無機增強物與聚苯硫醚樹 脂的界面結合力，提高復合材料的力學性能。所述硅烷偶聯(lián)劑為KH-550，市售可購。所述的潤滑劑為硅酮粉、硅酮母粒、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅中的至少一種。外潤滑劑能在加工時增加塑料表面的潤滑性，減少塑料與金屬表面的黏附力，內(nèi)潤滑劑可以減少聚合物的內(nèi)摩擦，增加塑料的熔融速率和熔體變形性，降低熔體黏度及改善塑化性能。 所述的成核劑為高性價比的納米級二氧化硅，粒徑小于lOOnm。成核劑的引入可提高聚苯硫醚復合材料的結晶速度，加快注塑成型的周期，可廣泛應用于電子電氣領域。作為優(yōu)選，所述的聚苯硫醚復合材料，包括以下按重量百分數(shù)計的組分:聚苯硫醚47-52% ；聚酰胺4-8% ；無機增強物36-42% ；抗氧劑0.4-2% ；偶聯(lián)劑0.2-0.6% ；成核劑2-3% ；潤滑劑0.2-0.4%。選擇上述配比制成的聚苯硫醚復合材料，具有良好的機械性能，特別是沖擊性能，同時還可適應快速注塑成型的要求，注塑成型后無需進行退火操作。更為優(yōu)選，所述的聚苯硫醚復合材料，包括以下按重量百分數(shù)計的組分:聚苯硫醚47-52% ；耐高溫尼龍PA6T 4-8% ；玻璃纖維36_42% ；抗氧劑0.4-2% ；偶聯(lián)劑0.2-0.6% ；納米級二氧化硅2-3% ；潤滑劑0.2-0.4%。同時加入耐高溫尼龍PA6T和納米級二氧化硅后制備的聚苯硫醚復合材料的力學性能總體上達到一個最佳的平衡，而且注塑成型周期較短。一種聚苯硫醚復合材料的制備方法，包括以下步驟:(I)將聚苯硫醚、聚酰胺放置于110°C的鼓風干燥箱中，干燥4-6個小時；(2)按照重量份稱取經(jīng)過步驟(I)預干燥處理的聚苯硫醚、聚酰胺及抗氧劑、力口工助劑，在高速混合機中攪拌混合均勻，攪拌轉速700rpm/min,攪拌時間2_5min,得到預混物；(3)預混物通過主喂料口加入，而無機增強物通過側喂料口加入，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融擠出、冷卻、切粒后得到聚苯硫醚復合材料。其中，所述雙螺桿擠出機的擠出溫度為280°C -310 °C,主機轉速為200rpm/min-500rpm/min,螺桿的長徑比為40:1。根據(jù)聚苯硫醚復合材料的性質(zhì)選擇工藝參數(shù),在上述工藝參數(shù)下最適宜聚苯硫醚聚合物熔體擠出。一種聚苯硫醚復合材料的成型方法，包括:(I)將聚苯硫醚復合材料于100-150°C的鼓風干燥器中干燥4_6個小時；(2)在注塑機內(nèi)于275_315°C注塑成型，模具溫度設定為100-150°C ；(3)冷卻后卸壓脫模，得到成品。本發(fā)明所述的聚苯硫醚復合材料，通過對聚苯硫醚、聚酰胺、助劑等的適當選擇，使得制得的聚苯硫醚復合材料具有良好的機械性能，特別是沖擊性能，同時還可適應快速注塑成型的要求，用該聚苯硫醚復合材料注塑的零部件無需常規(guī)注塑成型后所需的退火工序，降低了下游客戶的生產(chǎn)成本，可以更好地滿足下游的成品生產(chǎn)和裝配要求，兼顧了產(chǎn)品的性能和生產(chǎn)效率，提高其產(chǎn)品的市場競爭力。本發(fā)明可廣泛應用于電子電氣領域。
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不應理解為限制本發(fā)明的保護范圍。 實施例中 采用的原材料:聚苯硫醚為四川得陽特種新材料有限公司的交聯(lián)型PPS-hb，重均分子量為46000 ；尼龍66(PA66)為平頂山神馬工程塑料有限責任公司的EPR27，相對粘度為2.7Pa.S ；
耐高溫尼龍PA6T是蘇威的A-4002型PA6T，熔點為330°C ；玻璃纖維是重慶國際復合材料有限公司的ECS309A，直徑為10 μ m ;抗氧劑是利安隆化工有限公司的Thanoxl098、Thanoxl68 ；成核劑是德固賽的A200型納米級二氧化硅；潤滑劑是中藍晨光化工研究院硅酮粉GM-100 ；硅烷偶聯(lián)劑是江蘇晨光偶聯(lián)劑有限公司的KH560。實施例1按照下表I所示的實施例1所示組分的配比，準確稱取預干燥好的聚苯硫醚和聚酰胺、抗氧劑、潤滑劑及偶聯(lián)劑，其中，聚酰胺為PA66，抗氧劑為Thanoxl098和Thanoxl68的混合物，偶聯(lián)劑為KH560，潤滑劑為硅酮粉GM-100。然后在高速混合機中于轉速700rpm/min下攪拌3min使各組分混合均勻，再加入雙螺桿擠出機的主喂料口中；將玻璃纖維從雙螺桿擠出機的側喂料口加入擠出機中，經(jīng)過熔融共混擠出、冷卻、造粒，制得聚苯硫醚復合材料粒料。雙螺桿擠出機的溫度設定在280-295°C，主機轉速為400rpm/min，螺桿的長徑比為 40:1。實施例2按照下表I所示的實施例2所示組分的配比，準確稱取預干燥好的聚苯硫醚和聚酰胺、抗氧劑、潤滑劑及偶聯(lián)劑，其中，聚酰胺為耐高溫尼龍PA6T，抗氧劑為Thanoxl098和Thanoxl68的混合物，偶聯(lián)劑為KH560，潤滑劑為硅酮粉GM-100。然后在高速混合機中于轉速700rpm/min下攪拌3min使各組分混合均勻，再加入雙螺桿擠出機的主喂料口中；將玻璃纖維從雙螺桿擠出機的側喂料口加入擠出機中，經(jīng)過熔融共混擠出、冷卻、造粒，制得聚苯硫醚復合材料粒料。雙螺桿擠出機的溫度設定在285-300°C，主機轉速為400rpm/min，螺桿的長徑比為40:1。實施例3按照下表I所示的實施例3所示組分的配比，準確稱取預干燥好的聚苯硫醚和聚酰胺、抗氧劑、潤滑劑、成核劑及偶聯(lián)劑，其中，聚酰胺為耐高溫尼龍PA6T，抗氧劑為Thanoxl098和Thanoxl68的混合物，成核劑為納米級二氧化硅，偶聯(lián)劑為KH560，潤滑劑為娃酮粉GM-100。然后在高速混合機中于轉速700rpm/min下攪拌3min使各組分混合均勻，再加入雙螺桿擠出機的主喂料口中；將玻璃纖維從雙螺桿擠出機的側喂料口加入擠出機中，經(jīng)過熔融共混擠出、冷卻、造粒，制得聚苯硫醚復合材料粒料。雙螺桿擠出機的溫度設定在285-305°C，主機轉速為400rpm/min，螺桿的長徑比為40:1。實施例4按照下表I所示的實施例4所示組分的配比，準確稱取預干燥好的聚苯硫醚和聚酰胺、抗氧劑、潤滑劑、成核劑及偶聯(lián)劑，其中，聚酰胺為耐高溫尼龍PA6T，抗氧劑為Thanoxl098和Thanoxl68的混合物，成核劑為納米級二氧化硅，偶聯(lián)劑為KH560，潤滑劑為娃酮粉GM-100 ο然后在高速混合機中于轉速700rpm/min下攪拌3min使各組分混合均勻，再加入雙螺桿擠出機的主喂料口中；將玻璃纖維從雙螺桿擠出機的側喂料口加入擠出機中，經(jīng)過熔融共混擠出、冷卻、造粒，制得聚苯硫醚復合材料粒料。雙螺桿擠出機的溫度設定在285-305°C，主機轉 速為400rpm/min，螺桿的長徑比為40:1。對比例I
將PPS原材料置于110°C的鼓風干燥箱中，預干燥4-6個小時后，再注塑成標準的測試樣條。對比例2按照下表I對比例2所示組分的配比，準確稱取預干燥好的聚苯硫醚、抗氧劑、潤滑劑及偶聯(lián)劑，其中，抗氧劑為Thanox 1098和Thanox 168的混合物，偶聯(lián)劑為KH560，潤滑劑為娃酮粉GM-100。然后在高速混合機中于轉速700rpm/min下攪拌3min使各組分混合均勻，再加入雙螺桿擠出機的主喂料口中；將玻璃纖維從雙螺桿擠出機的側喂料口加入擠出機中，經(jīng)過熔融共混擠出、冷卻、造粒，制得聚苯硫醚復合材料粒料。雙螺桿擠出機的溫度設定在280-295°C，主機轉速為400rpm/min，螺桿的長徑比為40:1。表I各實施例和對比例的各組分按重量百分比的組
權利要求
1.一種聚苯硫醚復合材料，其特征在于，包括以下按重量百分數(shù)計的組分: 聚苯硫醚21-62% ； 聚酰胺1-8% ； 無機增強物34-65% ； 抗氧劑0.05-2%; 加工助劑0.05-4%。
2.根據(jù)權利要求1所述的聚苯硫醚復合材料，其特征在于，所述的聚苯硫醚，重均分子量大于35000。
3.根據(jù)權利要求1所述的聚苯硫醚復合材料，其特征在于，所述的聚酰胺選自尼龍PA6、PA66、PA6/66共聚物、耐高溫尼龍PA6T、PA9T中的至少一種。
4.根據(jù)權利要求1所述的聚苯硫醚復合材料，其特征在于，所述無機增強物選自玻璃纖維、凹凸棒土、娃灰石、硫酸I丐晶須中的至少一種。
5.根據(jù)權利要求1所述的聚苯硫醚復合材料，其特征在于，所述的加工助劑包括偶聯(lián)齊U、潤滑劑和成核劑中的至少一種。
6.根據(jù)權利要求5所述的聚苯硫醚復合材料，其特征在于，所述的成核劑為納米級二氧化娃，粒徑小于lOOnm。
7.根據(jù)權利要求5所述的聚苯硫醚復合材料，其特征在于，所述的聚苯硫醚復合材料，包括以下按重量百分數(shù)計的組分: 聚苯硫醚47-52% ； 聚酰胺4-8% ； 無機增強物36-42% ； 抗氧劑0.4-2%; 偶聯(lián)劑0.2-0.6%; 成核劑2-3% ； 潤滑劑0.2-0.4%。
8.根據(jù)權利要求6所述的聚苯硫醚復合材料，其特征在于，所述的聚苯硫醚復合材料，包括以下按重量百分數(shù)計的組分: 聚苯硫醚47-52% ； 耐高溫尼龍PA6T4-8% ； 玻璃纖維36-42% ； 抗氧劑0.4-2%; 偶聯(lián)劑0.2-0.6%; 納米級二氧化硅2-3% ； 潤滑劑0.2-0.4%。
9.根據(jù)權利要求1-8中任一所述的聚苯硫醚復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將聚苯硫醚、聚酰胺放置于110°C的鼓風干燥箱中，干燥4-6個小時； (2)按照重量份稱取經(jīng)過步驟(I)預干燥處理的聚苯硫醚、聚酰胺及抗氧劑、加工助齊U，在高速混合機中攪拌混合均勻，攪拌轉速700rpm/min,攪拌時間2_5min,得到預混物；(3)預混物通過主喂料口加入，而無機增強物通過側喂料口加入，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融擠出、冷卻、切粒后得到聚苯硫醚復合材料。
10.一種根據(jù)權利要求9所述制備方法得到的聚苯硫醚復合材料的成型方法，包括: (1)將聚苯硫醚復合材料于100-150°C的鼓風干燥器中干燥4-6個小時； (2)在注塑機內(nèi)于275-315°C注塑成型，模具溫度設定為100_150°C； (3)冷卻后卸壓脫模，得到成`品。
全文摘要
本發(fā)明公開一種聚苯硫醚復合材料及其制備方法和成型方法，包括以下按重量百分數(shù)計的組分聚苯硫醚21-62%；聚酰胺1-8%；無機增強物34-65%；抗氧劑0.05-2%；加工助劑0.05-4%。本發(fā)明還公開其制備方法，包括將聚苯硫醚、聚酰胺放置于鼓風干燥箱中干燥，將經(jīng)預干燥處理的聚苯硫醚、聚酰胺及抗氧劑、加工助劑，在高速混合機中攪拌混合均勻，得到預混物；然后將預混物通過主喂料口加入，而無機增強物通過側喂料口加入，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融擠出、冷卻、切粒。本發(fā)明還公開了其成型方法，包括將聚苯硫醚復合材料于鼓風干燥器中干燥后注塑成型，得到成品。本發(fā)明復合材料具有較高的力學性能，可適應于快速注塑成型，且該成型方法省去退火，節(jié)省工序。
文檔編號C08L81/02GK103224706SQ201310121648
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月9日 優(yōu)先權日2013年4月9日
發(fā)明者杜曉華, 黃志杰, 張鑫 申請人:浙江俊爾新材料股份有限公司, 上?？栃虏牧嫌邢薰?br>