一種高強度聚苯硫醚復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及了一種高強度聚苯硫醚復(fù)合材料及其制備方法，屬于高分子材料改性 和加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，聚苯硫醚作為第六大工程塑料得到了廣泛的應(yīng)用。聚苯硫醚耐高溫、耐腐 蝕、耐輻射、耐磨損、優(yōu)良的介電性能、良好的阻燃性能及力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性好等。但聚 苯硫醚也有較明顯的缺點：韌性較差，合成成本高等。因此在實際使用時，往往對其進(jìn)行改 性以增加其強度和改良韌性，制成復(fù)合材料后使用。常見的手段有添加無機填料、有機彈性 體、纖維、晶須等進(jìn)行改性。但是由于聚苯硫醚分子鏈上不含有極性基團(tuán)，與所填物料界面 結(jié)合力較差，導(dǎo)致所得復(fù)合材料力學(xué)性能不夠理想。鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明目的是將 極性基團(tuán)引入聚苯硫醚，改善聚苯硫醚和填充物的界面結(jié)合力，制成一種高強度聚苯硫醚 復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高強度、韌性好的聚苯硫醚復(fù)合材料及其制備。
[0004]本發(fā)明的一種高強度聚苯硫醚復(fù)合材料，其是由以下重量份的組分制成： 聚苯硫醚樹脂 40~70份， 接枝改性聚苯硫醚 10~30份， 碳纖維 15~30份， 成核劑 0. 5~1份， 抗氧化劑 0. 5~1份。
[0005]上述所述聚苯硫醚樹脂密度為1. 3~1. 4g/cm3,平均分子量為4~5萬。
[0006]所述的接枝改性聚苯硫醚制備步驟如下： 1) 將聚苯硫醚粉末，無水ZnCl2，三聚甲醛溶液混合，攪拌形成均勻的懸浮液，升溫至 70~90°C，滴加鹽酸，進(jìn)行氯甲基化反應(yīng)3~5h，用蒸餾水沖洗至中性，抽濾，得到氯甲基化聚 苯硫醚粉末；所述聚苯硫醚、無水ZnCl2、三聚甲醛的質(zhì)量比為10 :1 :5 ; 2) 將步驟1制得的氯甲基化聚苯硫醚加入NaOH溶液，攪拌，升溫至50~60°C，反應(yīng) l~2h，用蒸餾水沖洗至中性，干燥，得到羥甲基化聚苯硫醚粉末即接枝改性聚苯硫醚。
[0007]合成及加入接枝改性聚苯硫醚的目的是將極性基團(tuán)羥基引入聚苯硫醚，引入的羥 基與碳纖維表面的羥基和羧基反應(yīng)，形成較強的化學(xué)鍵，大大提高聚苯硫醚與碳纖維的界 面結(jié)合力，從而提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。
[0008]上述所述碳纖維為碳纖維短切絲，長度4~7mm，單絲直徑5~8iim，抗拉強度為 4000MPa以上，通過濃硝酸氧化處理。經(jīng)濃硝酸氧化后，碳纖維表面富含羥基和羧基。
[0009]上述所用成核劑為納米二氧化硅，納米碳酸鈣，納米二氧化鈦中的至少一種。
[0010] 上述所用抗氧化劑為亞磷酸酯類，酚類，胺類中的至少一種。
[0011] 本發(fā)明提供了上述所述高強度聚苯硫醚復(fù)合材料的制備方法，其是將聚苯硫醚樹 月旨，接枝改性聚苯硫醚，抗氧劑，成核劑加入高速混合機混合，所得物料和碳纖維短切絲一 起加入密煉機進(jìn)行混煉，加工溫度為280~300°C，轉(zhuǎn)速為30~50r/min，加工時間為0. 5~lh。
[0012] 與未接枝聚苯硫醚碳纖維復(fù)合材料相比，本發(fā)明所制得的復(fù)合材料力學(xué)性能得到 極大提高，可廣泛用于航天航空、船舶、汽車、電子電氣等領(lǐng)域，作為零部件的原材料。
【具體實施方式】
[0013] 下述實施例是對于本
【發(fā)明內(nèi)容】
的進(jìn)一步說明以作為對本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容的闡釋，但 本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容并不僅限于下述實施例所述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以且應(yīng)當(dāng)知曉任 何基于本發(fā)明實質(zhì)精神的簡單變化或替換均應(yīng)屬于本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍。
[0014] 實施例1 將70份聚苯硫醚樹脂，15份接枝改性聚苯硫醚，0. 5份納米二氧化硅，0. 5份抗氧化 齊U168用高速混合機混合30min后，與15份碳纖維短切絲加入密煉機混煉，工藝條件為 290°C，轉(zhuǎn)速40r/min，混煉時間lh。所得物料經(jīng)破碎機破碎后干燥12h，用注塑機注塑制成 標(biāo)準(zhǔn)樣條。
[0015] 實施例2 將60份聚苯硫醚樹脂，20份接枝改性聚苯硫醚，0. 5份納米碳酸鈣，0. 5份抗氧化劑 1098F用高速混合機混合30min后，與20份碳纖維短切絲加入密煉機混煉，工藝條件為 290°C，轉(zhuǎn)速40r/min，混煉時間lh。所得物料經(jīng)破碎機破碎后干燥12h，用注塑機注塑制成 標(biāo)準(zhǔn)樣條。
[0016] 實施例3 將40份聚苯硫醚樹脂，30份接枝改性聚苯硫醚，1份納米二氧化硅，1份抗氧化劑168 用高速混合機混合30min后，與30份碳纖維短切絲加入密煉機混煉，工藝條件為290°C，轉(zhuǎn) 速50r/min，混煉時間lh。所得物料經(jīng)破碎機破碎后干燥12h，用注塑機注塑制成標(biāo)準(zhǔn)樣條。 [0017] 對比例1 將85份聚苯硫醚樹脂，0. 5份納米二氧化娃，0. 5份抗氧化劑168用高速混合機混合 30min后，與15份碳纖維短切絲加入密煉機混煉，工藝條件為290°C，轉(zhuǎn)速40r/min，混煉時 間lh。所得物料經(jīng)破碎機破碎后干燥12h，用注塑機注塑制成標(biāo)準(zhǔn)樣條。
[0018] 對比例2 將80份聚苯硫醚樹脂，0. 5份納米碳酸鈣，0. 5份抗氧化劑1098F用高速混合機混合 30min后，與20份碳纖維短切絲加入密煉機混煉，工藝條件為290°C，轉(zhuǎn)速40r/min，混煉時 間lh。所得物料經(jīng)破碎機破碎后干燥12h，用注塑機注塑制成標(biāo)準(zhǔn)樣條。
[0019] 對比例3 將70份聚苯硫醚樹脂，1份納米二氧化娃，1份抗氧化劑168用高速混合機混合30min后，與30份碳纖維短切絲加入密煉機混煉，工藝條件為290°C，轉(zhuǎn)速50r/min，混煉時間lh。 所得物料經(jīng)破碎機破碎后干燥12h，用注塑機注塑制成標(biāo)準(zhǔn)樣條。
[0020] 產(chǎn)品性能檢測： 將實施例1-3及對比例1-3所制得的樣條分別進(jìn)行拉伸強度、彎曲強度、懸臂梁缺口沖 擊強度測試，測試標(biāo)準(zhǔn)及測試結(jié)果如下表1 : 表1
【主權(quán)項】
1. 一種高強度聚苯硫醚復(fù)合材料，其特征在于，由以下重量份的組分制成： 聚苯硫醚樹脂 40~70份， 接枝改性聚苯硫醚 10~30份， 碳纖維 15~30份， 成核劑 0. 5~1份， 抗氧化劑 0. 5~1份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度聚苯硫醚復(fù)合材料，其特征在于，所述聚苯硫醚樹脂 密度為I. 3~1. 4g/cm3,平均分子量為4~5萬。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度聚苯硫醚復(fù)合材料，其特征在于，所述的接枝改性聚 苯硫醚制備步驟如下： 1) 將聚苯硫醚粉末，無水ZnCl2，三聚甲醛溶液混合，攪拌形成均勻的懸浮液，升溫至 70~90°C，滴加鹽酸，進(jìn)行氯甲基化反應(yīng)3~5h，用蒸餾水沖洗至中性，抽濾，得到氯甲基化聚 苯硫醚粉末；所述聚苯硫醚、無水ZnCl2、三聚甲醛的質(zhì)量比為10 :1 :5 ; 2) 將步驟1制得氯甲基化聚苯硫醚加入NaOH溶液，攪拌，升溫至50~60°C，反應(yīng)l~2h， 用蒸餾水沖洗至中性，干燥，得到羥甲基化聚苯硫醚粉末。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度聚苯硫醚復(fù)合材料，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1所述 的高強度聚苯硫醚復(fù)合材料，其特征在于，所述碳纖維為碳纖維短切絲，長度4~7mm，單絲直 徑5~8iim，抗拉強度為4000MPa以上，通過濃硝酸氧化處理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度聚苯硫醚復(fù)合材料，其特征在于，所用成核劑為納米 二氧化硅，納米碳酸鈣，納米二氧化鈦中的至少一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度聚苯硫醚復(fù)合材料，其特征在于，所用抗氧化劑為亞 磷酸酯類，酚類，胺類中的至少一種。
7. 權(quán)利要求1-6任一項所述高強度聚苯硫醚復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，將聚 苯硫醚樹脂，接枝改性聚苯硫醚，抗氧劑，成核劑加入高速混合機混合，所得物料和碳纖維 短切絲一起加入密煉機進(jìn)行混煉，加工溫度為280~300°C，轉(zhuǎn)速為30~50r/min，加工時間為 0. 5~lh〇
【專利摘要】本發(fā)明公開一種聚苯硫醚復(fù)合材料，它是由以下配比的原料按重量份數(shù)配制而成：聚苯硫醚樹脂40~70份，接枝改性聚苯硫醚10~30份，碳纖維15~30份，成核劑0.5~1份，抗氧化劑0.5~1份。將聚苯硫醚樹脂，接枝改性聚苯硫醚，成核劑，抗氧化劑用高速混合機混合后，所得物料和碳纖維一起加入密煉機進(jìn)行混煉制得聚苯硫醚復(fù)合材料。本發(fā)明制得的聚苯硫醚復(fù)合材料具有高強度，耐沖擊性能好，以及良好的耐溶劑性、耐高溫性能和阻燃性能好，可廣泛用于航天航空、船舶、汽車、電子電氣等領(lǐng)域，作為零部件的原材料。
【IPC分類】C08K7-06, C08K3-26, C08K3-22, C08L81-02, C08K3-36, C08K13-04
【公開號】CN104693802
【申請?zhí)枴緾N201510133194
【發(fā)明人】徐衛(wèi)兵, 張偉, 韓旭, 周正發(fā)
【申請人】合肥工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月25日