一種用于nmt技術(shù)的pps工程塑料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工程塑料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于NMT技術(shù)的PPS工程塑料及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] NMT(Nano Molding Technology)技術(shù)，即是金屬與塑料納米技術(shù)結(jié)合的納米成 型技術(shù)，其工藝流程如圖1所示。該技術(shù)可將塑膠直接射出至金屬表面并達(dá)到完美、強(qiáng)固 結(jié)合，完全可以取代傳統(tǒng)的膠合、模內(nèi)包覆射出、金屬鉚接等技術(shù)，以達(dá)成輕、薄、短、小的目 的。
[0003] NMT技術(shù)的核心工藝是塑料和金屬材料同時在模具內(nèi)一體成型。在高溫高壓模 具注塑的瞬間，塑料要完成自身的熔融以及部分熔融體和金屬材料接觸面的接觸、潤濕、浸 潤、鋪展、滲透、粘合過程。
[0004] NMT技術(shù)特征主要有如下3點：
[0005] (1)通過嵌件注塑連接金屬與樹脂：①通過T處理技術(shù)在金屬表面形成納米級的 凹坑；②使用硬樹脂通過注塑進(jìn)入納米級的凹坑，使樹脂與金屬連接在一起；③使開發(fā)的 新產(chǎn)品的骨架、底盤等具有輕量級的外部金屬部件；
[0006] (2)適用的金屬與樹脂材料種類有嚴(yán)格限制：①錯、鎂、銅、不銹鋼、鈦、鐵、鍍鋅 板、黃銅；②鋁合金的適應(yīng)性較強(qiáng)，包括1000到7000系列；③樹脂包括聚苯硫醚（PPS)、聚 對苯二甲酸丁二醇酯（PBT)與聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)、尼龍（聚酰胺6、聚酰胺66、高 溫尼龍PPA等）；④PPS具有特別強(qiáng)的粘合粘度，高達(dá)3000N/cm 2;
[0007] (3)降低環(huán)境影響：① NMT技術(shù)簡化并縮短了制造工藝；②作為膠連鎂合金金屬， 減少了不必要的表面處理工藝；③由于NMT是安全和可回收的技術(shù)，對環(huán)境影響小。
[0008] NMT技術(shù)優(yōu)勢突出：樹脂與金屬件一體成型工藝顯著降低產(chǎn)品的整體厚度和高 度；所得成品機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)強(qiáng)度優(yōu)異；材料有更多的外觀裝飾方法可供選擇；塑料和金屬 之間的結(jié)合可靠度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它工藝。
[0009] 隨著電子電器設(shè)備對產(chǎn)品要求的不斷提高，運(yùn)用納米成型技術(shù)制造的產(chǎn)品具有輕 量化、氣密性好、防水、防潮等優(yōu)點。其中的典型代表如下：（1)移動通訊器材框體：移動通 訊器材框體是一個有高度薄壁化要求的應(yīng)用領(lǐng)域；采用本技術(shù)，可實現(xiàn)不在金屬殼體上打 孔，只是通過金屬嵌件成型就能在金屬殼體上形成復(fù)雜的樹脂凸臺，提高框體的設(shè)計自由 度，此外，它還可以幫助減少金屬框體的機(jī)械加工工序，起到降低成本的作用；（2)電子產(chǎn) 品：在對氣密性有高要求的電子產(chǎn)品領(lǐng)域，比接插件、開關(guān)、繼電器以及半導(dǎo)體封裝等，這些 部件的金屬端子與樹脂間的氣密性要求高，利用納米成型技術(shù)生產(chǎn)此類產(chǎn)品，可以獲得具 有優(yōu)良的防水性、防潮性的金屬嵌件成型制品；（3)異種金屬粘結(jié)：將不易焊接在一起的異 種金屬采用樹脂進(jìn)行聯(lián)接，采用金屬嵌件成型技術(shù)減輕金屬部件的重量；或者是部分使用 金屬以提高樹脂部件的機(jī)械強(qiáng)度等各種各樣的用途。
[0010] 然而，NMT技術(shù)對樹脂材料的要求非常嚴(yán)格。由于樹脂材料的高收縮率、低耐熱性、 與金屬的低粘合力等原因使得其限制范圍內(nèi)的樹脂也不能直接拿來用于NMT技術(shù)。NMT樹 脂材料的要求包括：1、樹脂材料與一體注射成型的金屬材料具有優(yōu)異的結(jié)合力（180Kgf以 上）；2、樹脂材料的收縮率要盡可能低，一般要求低于0. 3%，最好低于0. 25%，以降低和金 屬材質(zhì)之間的內(nèi)應(yīng)力；3、樹脂材料耐熱性高，有較好的耐金屬降解能力，NMT成型過程的溫 度高達(dá)260°C~310°C，同時是和金屬在同一個模具內(nèi)同時成型的，要求樹脂材料有較好的 耐熱性及耐金屬降解能力。
[0011] 聚苯硫醚（PPS，Polyphenylenesulfide)作為目前使用量最大的特種工程塑料具 有滿足上述要求的良好基礎(chǔ)。
[0012] PPS的化學(xué)名稱為聚苯撐硫或聚對一次苯基硫醚。線型的聚苯硫醚樹脂是結(jié)晶性
聚合物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
[0013]
[0014] 由于它的分子鏈?zhǔn)怯杀江h(huán)經(jīng)硫原子連接起來的剛性結(jié)構(gòu)，因此具有某些獨特的性 能，它不僅具有一般工程塑料的性能，而且有很高的熱穩(wěn)定性，卓越的耐化學(xué)腐蝕性，好的 耐燃性，無毒?？捎枚喾N方法成型，且可精密成型，對制品還可進(jìn)行二次加工，作為耐高溫結(jié) 構(gòu)材料和耐高溫絕緣材料等使用。高分子量聚苯硫醚出現(xiàn)使其在工程塑料領(lǐng)域獲得了廣泛 應(yīng)用。
[0015] PPS不僅擁有優(yōu)異的耐熱性和硬度剛度，同時成型收縮率低，制品耐蠕變性好，尺 寸穩(wěn)定性好；聚苯硫醚還能與許多金屬和非金屬材料很好地粘結(jié)，對玻璃、錯、陶瓷、鋼材、 銀、鍍鉻、鍍鎳制品和不銹鋼等有非常好的粘接性能，二者的融為一體使得其作為NMT技術(shù) 中與金屬件嵌接的塑料件具有天然優(yōu)勢。
[0016] 然而，未改性的PPS樹脂存在明顯的缺點無法直接應(yīng)用于NMT技術(shù)：
[0017] (1)缺口沖擊強(qiáng)度低；（2)PPS大分子中硫原子含有孤對電子容易被氧化，因而在 擠出、注塑等加工過程中熱氧降解明顯，耐光性也較差，外觀上看很容易變色；（3)PPS雖然 具有和金屬粘結(jié)力強(qiáng)的優(yōu)點，但是仍然不能滿足金屬-樹脂間強(qiáng)結(jié)合力的要求。NMT技術(shù)用 材料必須解決上述缺點，其中，解決樹脂與金屬的粘結(jié)力是其中最關(guān)鍵也是最困難的一環(huán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 有鑒于此，本發(fā)明一方面提供一種用于NMT技術(shù)的PPS工程塑料。該P(yáng)PS能夠改 善PPS樹脂的韌性、極性、加工流動性和潤濕性，PPS工程塑料具有良好的抗沖擊強(qiáng)度和耐 熱性能，且與金屬材料粘結(jié)力優(yōu)異，達(dá)到230kgf以上，滿足NMT工藝需求。
[0019] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0020] -種用于NMT技術(shù)的PPS工程塑料，按質(zhì)量份計，主要由以下原料制備得到：
[0021] PPS樹脂 50~80份； 玻璃纖維 10~45份； 增韌劑 3~15份； 抗氧劑 0.3~3份； 熱穩(wěn)定劑 0.3~2份； 潤滑劑 0.5~3份； 成核劑 0~3份； 著色劑 0~5份；
[0022] 所述增韌劑為不飽和環(huán)氧共聚物、任選地苯乙烯類熱塑性彈性體以及任選地酸酐 改性乙烯類熱塑性彈性體，其中，不飽和環(huán)氧共聚物為增韌劑總質(zhì)量的20%以上。
[0023] 本發(fā)明的增韌劑為不飽和環(huán)氧共聚物、任選地苯乙烯類熱塑性彈性體以及任選地 酸酐改性乙烯類熱塑性彈性體，其中，不飽和環(huán)氧共聚物為增韌劑總質(zhì)量的20%以上，不僅 可以增加韌性和抗沖擊強(qiáng)度，而且可以改善PPS工程塑料的極性和PPS工程塑料對金屬表 面的潤濕性，從而提高了該P(yáng)PS工程塑料與金屬材料的粘結(jié)力，滿足NMT工藝需求；同時對 各組分含量進(jìn)行優(yōu)化處理，提高了 PPS工程塑料的機(jī)械性能和耐熱性能。
[0024] 適量的潤滑劑可以改善玻璃纖維與基體樹脂的粘結(jié)性，利于玻璃纖維分散，防止 玻璃纖維外露；同時，潤滑劑能有效控制材料的流動性，有利于充模，進(jìn)而促使樹脂對金屬 材質(zhì)的充分浸潤和滲透。
[0025] 成核劑可以通過改變樹脂的結(jié)晶行為，加快結(jié)晶速率、增加結(jié)晶密度和促使晶粒 尺寸微細(xì)化，達(dá)到縮短成型周期、提高制品透明性、表面光澤、抗拉強(qiáng)度、剛性、熱變形溫度、 抗沖擊性、抗蠕變性等物理機(jī)械性能。
[0026] 優(yōu)選地，本發(fā)明的用于NMT技術(shù)的PPS工程塑料，按質(zhì)量份計，主要由以下原料制 備得到：
[0027] PPS樹脂 60~80份； 玻璃纖維 20~40份； 增韌劑 4~10份； 抗氧劑 0.5~2份； 熱穩(wěn)定劑 0.5~1.5份； 潤滑劑 1~3份； 成核劑 〇_3~1.5份; 著色劑 0~5份。
[0028] 本發(fā)明對PPS工程塑料的含量進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化處理，可進(jìn)一步提高了 PPS工程塑 料的機(jī)械性能、耐熱性能和與金屬材料的粘結(jié)力。
[0029] 所述不飽和環(huán)氧共聚物選自脂肪族的縮水甘油酯的共聚物和/或縮水甘油醚的 共聚物，優(yōu)選乙烯基縮水甘油醚共聚物、烯丙基縮水甘油醚共聚物、馬來酸縮水甘油酯共聚 物、甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物或丙烯酸縮水甘油酯共聚物中的一種或至少兩種的混合 物，進(jìn)一步優(yōu)選甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物；
[0030] 優(yōu)選地，所述不飽和環(huán)氧共聚物為增韌劑總質(zhì)量的20~60% ;
[0031] 優(yōu)選地，所述苯乙烯類熱塑性彈性體選自苯乙烯/ 丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物、苯 乙烯/異戊二烯/苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯/乙烯/ 丁烯/苯乙烯嵌段共聚物或苯乙烯 /乙烯/乙烯/丙烯嵌段共聚物中的一種或至少兩種的混合物，優(yōu)選苯乙烯/乙烯/ 丁烯/ 苯乙烯嵌段共聚物和/或苯乙烯/乙烯/乙烯/丙烯嵌段共聚物；
[0032] 優(yōu)選地，所述酸酐改性乙烯類熱塑性彈性體選自酸酐改性苯乙烯/乙烯/ 丁烯/ 苯乙烯嵌段共聚物和/或酸酐改性苯乙烯/乙烯/乙烯/丙烯嵌段共聚物，優(yōu)選苯乙烯/ 乙烯/丁烯/苯乙烯接枝馬來酸酐共聚物。
[0033] 需要指出的是：本發(fā)明共聚物中的"/"表示區(qū)別前后單體單元，如苯乙烯/ 丁二烯 /苯乙烯嵌段共聚物為苯乙烯、丁二烯和苯乙烯發(fā)生共聚反應(yīng)制得的共聚物。