碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料及其製備方法
2023-10-09 21:55:49
碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開一種碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料，含有聚苯硫醚、聚苯醚、碳纖維和助劑，助劑含有相容劑、抗氧劑、偶聯劑和潤滑劑。還公開一種製備碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料的方法，包括如下步驟：（1）將聚苯硫醚和聚苯醚，以及相容劑、抗氧劑、偶聯劑和潤滑劑混合分散，得到混合料；（2）將混合料加入擠壓機，在擠出過程中加入碳纖維。本發明的碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料具有剛性高、耐腐蝕、蠕變低，以及韌性好、流動性好、抗衝擊性能強、彎曲性能及拉伸強度更高、彎曲模量大的優點。
【專利說明】碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高分子材料領域，特別涉及碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料及其製備方法。
【背景技術】
[0002]聚苯硫醚(英文名稱:Polyphenylene sulfide,簡稱PPS)是分子主鏈中帶有苯硫基的線形結晶性熱塑性樹脂，此樹脂是一種性能優異的特種工程塑料。它的耐熱性能優異，熱變形溫度超過260°C，長期使用溫度為220— 240°C:力學性能好，剛性極強，表面硬度大，並具有優異的耐蠕變性和耐疲勞性，耐磨性突出:耐腐蝕、耐化學藥品性優異，即使在170°C以下幾乎不溶於任何溶劑；電性能優異，即使在高溫、高溼、高頻率下仍具有優良的電性能；阻燃性為UL94V — 0級:尺寸穩定性好，成型收縮率小。但是，由於PPS主鏈上大量的苯環增加了高分子鏈的剛性，使其性能脆、衝擊韌性不高，因而在應用中受到了一定的限制。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料及其製備方法，可以解決上述現有技術問題。
[0004]根據本發明的一個方面，提供了一種碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料，含有聚苯硫醚、聚苯醚、碳纖維和助劑，所述助劑含有相容劑、抗氧劑、偶聯劑和潤滑劑。
[0005]本發明的碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料具有剛性高、耐腐蝕、蠕變低，以及韌性好、流動性好、抗衝`擊性能強、彎曲性能及拉伸強度更高、彎曲模量大的優點。
[0006]在一些實施方式中，相容劑為馬來酸酐接枝聚烯烴。由此，可以使聚苯硫醚和聚苯醚這兩種高分子材料的末端基團活化，不產生排斥作用，形成一個整體。
[0007]在一些實施方式中，抗氧劑為羥基苯基丙烯酸酯或羥基苯甲基丙烯酸酯。由此，可以阻礙高分子材料在熱加工過程中的氧化反應，防止高分子材料的性能變差。
[0008]在一些實施方式中，偶聯劑為Y—氨丙基三乙氧基矽烷或雙馬來醯胺樹脂。由此，可以對碳纖維進行表面處理，增大其與高分子材料的粘結力。
[0009]在一些實施方式中，潤滑劑為硬酯酸、硬脂酸鋇或聚乙烯蠟。由此，可以降低高分子材料熔融狀態的流動粘度，便於加工。
[0010]在一些實施方式中，以重量份數計，其中聚苯硫醚35~45、碳纖20~40、維聚苯醚25~35、助劑2。優點是製成的材料既有韌性、又具有高強度、高模量。
[0011]在一些實施方式中，以重量份數計，其中相容劑1、抗氧劑0.3、偶聯劑0.3、潤滑劑
0.4。優點是增大幾種材料的結合力、增加強度，方便加工。
[0012]本發明還提供了一種碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料的製備方法，包括如下步驟:(I)將聚苯硫醚和聚苯醚，以及相容劑、抗氧劑、偶聯劑和潤滑劑混合分散，得到混合料；(2)將混合料加入擠壓機，在擠出過程中加入碳纖維。
[0013]在一些實施方式中，碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料的製備方法，其中還包括步驟(3)將步驟(2)中擠壓得到的製品冷卻切粒。由此，便於材料儲存，以及再次加工。
[0014]在一些實施方式中，碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料的製備方法，其中在步驟(1)將聚苯硫醚和聚苯醚，以及相容劑混合分散後，再加入抗氧劑、偶聯劑和潤滑劑得到混合料。優點是減少液體物料附在固體物料表面。
【具體實施方式】
[0015]以下通過實施例對本發明作進一步說明，但保護範圍不受這些實施例的限制。
[0016]實施例1:
[0017]首先，常溫常壓下將聚苯硫醚、聚苯醚，以及相溶劑馬來酸酐接枝聚烯烴在高速攪拌機中混合分散均勻，攪拌速度約為1500轉/分鐘，攪拌時間約為3分鐘。再將抗氧劑羥基苯基丙烯酸酯、潤滑劑硬酯酸和偶聯劑Y—氨丙基三乙氧基矽烷加入該高速攪拌機中攪拌分散均勻，得到混合料。在本實施例中，以重量份數計，聚苯硫醚35、碳纖維20、聚苯醚25、助劑2。以重量份數計，相容劑1、抗氧劑0.3、偶聯劑0.3、潤滑劑0.4。
[0018]然後，將混合料加入雙 螺杆擠出機中，在混合料擠出的過程中加入碳纖維。雙螺杆擠壓機的設定工藝條件為溫度275~290°C，螺杆轉速1100轉/分鐘。混合料餵料機的轉速250轉/分鐘，加入12股碳纖維。
[0019]碳纖維的加入量可根據需要碳纖維在成品中所佔的比例來確定。通常情況下，如果碳纖維的比例為20%,加入10股碳纖維；如果碳纖維的比例為30%，加入15股碳纖維；如果碳纖維的比例為40%，加入20股碳纖維。
[0020]最後，在雙螺杆擠出機的出料口設置冷水槽，將擠出的物料在冷水槽中拉條切粒，切成5~6mm長的碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料。冷水槽裡的水溫低於40。。。
[0021]經測定，本實施例製備的碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料的缺口衝擊強度為9.3千焦/平方米，彎曲模量為24000，拉伸強度為160兆帕，彎曲強度為220兆帕，阻燃等級為FV-O，熱變形溫度為255攝氏度，密度為1.52克/立方釐米。
[0022]表1是實施例1，以及在其它一些與實施例1相同的方法製備碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料的實施例中，聚苯硫醚、聚苯醚、碳纖維和助劑的重量份數，以及所製備的碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料的缺口衝擊強度、彎曲模量、拉伸強度、彎曲強度、垂直燃燒、熱變形溫度和密度。
[0023]在這些實施例中，以重量份數計，其中相容劑1、抗氧劑0.3、偶聯劑0.3、潤滑劑
0.4 ;以重量份數計，其中聚苯硫醚35~45、碳纖20~40、維聚苯醚25~35、助劑2。
[0024]以上所述的僅是本發明的一些實施方式。對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。
[0025]
【權利要求】
1.碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料，其特徵在於，含有聚苯硫醚、聚苯醚、碳纖維和助劑，所述助劑含有相容劑、抗氧劑、偶聯劑和潤滑劑。
2.根據權利要求1所述的碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料，其中所述相容劑為馬來酸酐接枝聚烯烴。
3.根據權利要求1所述的碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料，其中所述抗氧劑為羥基苯基丙烯酸酯或羥基苯甲基丙烯酸酯。
4.根據權利要求1所述的碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料，其中所述偶聯劑為Y—氨丙基二乙氧基矽烷或雙馬來酸胺樹脂。
5.根據權利要求1所述的碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料，其中所述潤滑劑為硬酯酸、硬脂酸鋇或聚乙烯蠟。
6.根據權利要求1~5任一項所述的碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料，以重量份數計，其中聚苯硫醚35~45、碳纖20~40、維聚苯醚25~35、助劑2。
7.根據權利要求1~5任一項所述的碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料，以重量份數計，其中相容劑1、抗氧劑0.3、偶聯劑0.3、潤滑劑0.4。
8.製備如權利要求1所述的碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料的方法，包括如下步驟: (1)將聚苯硫醚和聚苯醚，以及相容劑、抗氧劑、偶聯劑和潤滑劑混合分散，得到混合料； (2)將所述混合料加入擠壓機，在擠出過程中加入碳纖維。
9.根據權利要求8所述的碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料的製備方法，其中還包括步驟(3)將所述步驟(2)中擠壓得到的製品冷卻切粒。
10.根據權利要求8或9所述的碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚複合材料的製備方法，其中在所述步驟(1)將聚苯硫醚和聚苯醚，以及相容劑混合分散後，再加入抗氧劑、偶聯劑和潤滑劑得到混合料。
【文檔編號】C08K5/134GK103709750SQ201310626398
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年11月28日 優先權日:2013年11月28日
【發明者】林良雲 申請人:廣州高八二塑料有限公司