聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料及其製備方法
2023-05-04 11:27:01 3
聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開一種聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料，含有聚苯硫醚、聚氨酯、玻璃纖維、矽灰石纖維和助劑，助劑含有相容劑、抗氧劑、偶聯劑、潤滑劑和炭黑。還公開一種製備聚氨酯共混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、聚氨酯、玻璃纖維和矽灰石纖維，以及相容劑、抗氧劑、偶聯劑、潤滑劑和炭黑攪拌混合，得到混合料；(2)將所述混合料加入擠出機，擠出條狀複合材料。本發明的聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料具有既有高強度、低蠕度、流動性好、易於加工等特點，有具有高韌性、低密度、介電常數小、漏電起痕指數高等特點。
【專利說明】聚氨酯共混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，特別涉及聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 聚苯硫醚樹脂（英文簡稱：PPS)是一種高剛性、耐高溫的極性樹脂，通常用它加入 玻璃纖維製成的複合材料具有耐溫、強度大、電性能優秀、耐磨等優點，在工業生產中已廣 泛使用。在多年的使用過程中，我們發現在製造某些部件時，PPS有比較明顯的缺點，但又 不能用其它材料代替，因為其它材料耐溫不夠，比如做某些薄壁製品時，由於韌性不夠發生 斷裂，某些特殊用途的電子元件由於介電常數較大，在高電壓存在的情況下發生短路，在高 溫度的條件下發生漏電。
【發明內容】
[0003] 本發明的一個目的是提供一種聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料，可以解決上述 現有技術問題。
[0004] 本發明的另一個目的是提供上述聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料的製備方法， 以解決上述現有技術問題中的至少一個。
[0005] 根據本發明的一個方面，提供了一種聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料，含有聚 苯硫醚、聚氨酯、玻璃纖維、矽灰石纖維和助劑，助劑含有相容齊?、抗氧齊?、偶聯齊?、潤滑劑和 炭黑。
[0006] 本發明的聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料具有既有高強度、低蠕度、流動性好、 易於加工等特點，有具有高韌性、低密度、介電常數小、漏電起痕指數高等特點。聚氨酯的加 入可以提高該複合材料的韌性。矽灰石纖維的加入可以提高該複合材料的電性能。炭黑的 加入既可以給材料染色，也可以提高該複合材料的流動性。
[0007] 聚氨酯全稱為聚氨基甲酸酯（英文簡稱：PU)，是主鏈上含有重複氨基甲酸酯基團 的大分子化合物的統稱。它是由有機二異氰酸酯或多異氰酸酯與二羥基或多羥基化合物加 聚而成。聚氨酯是一種韌性、彈性非常好的材料，在日常生活中最常見的是：嬰兒奶嘴、汽 車密封條、彈力膠等等。本發明通過加入PU可以明顯改善PPS的脆性，通常，未加入ro的 PPS/玻璃纖維複合材料的缺口衝擊強度為5?7千焦/平方米，加入TO後測出的缺口衝擊 強度為8-10千焦/平方米。而且，PPS/玻璃纖維複合材料加入PU後並不會改變其耐溫性 能和彎曲強度以致影響其正常使用。
[0008] 矽灰石，成分Ca3(Si309)，是一種可大量供應的白色純潔的礦物，它具有優良的化 學耐受性，呈針狀，通常稱作矽灰石纖維。針狀結構可以使其矽灰石纖維具有填料中最好的 電性能和熱性能，同時也能達到高強度和高韌性。在生產過程中加入偶聯劑處理後，更可提 高矽灰石纖維的耐水性。這些優良的性能可以使PPS複合材料的介電常數降低、漏電起痕 指數升高。目前常見的玻璃纖維增強聚苯硫醚複合材料的介電常數為3. 5，本聚氨酯共混 改性聚苯硫醚複合材料的介電常數為2. 5?2. 7。目前常見的玻璃纖維增強聚苯硫醚複合 材料的漏電起痕指數為200伏，本聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料的漏電起痕指數可達 250 ?300 伏。
[0009] 炭黑的作用有三點：1、染色；2、增強；3、減少高分子的捲曲。在PPS/玻璃纖維復 合材料中加入炭黑可以達到提高流動性的效果，這種潤滑稱為內潤滑，可以減少高分子材 料之間的摩擦力。
[0010] 在一些實施方式中，相容劑為馬來酸酐接枝聚烯烴或丙烯酸接枝聚丙烯。馬來酸 酐接枝聚烯烴或丙烯酸接枝聚丙烯可以使聚苯硫醚和聚氨酯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。
[0011] 在一些實施方式中，相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯。
[0012] 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。這兩種 抗氧劑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。
[0013] 在一些實施方式中，偶聯劑為Y -氨丙基二乙氧基娃燒。這種偶聯劑可以對玻璃 纖維、矽灰石纖維進行表面處理，增大其與高分子材料的粘結力。
[0014] 在一些實施方式中，潤滑劑為硬脂酸或聚乙烯蠟。由此，可以降低高分子材料熔融 狀態的流動粘度，便於加工。
[0015] 在一些實施方式中，以重量份數計，其中聚苯硫醚35?45、聚氨酯15?30、玻璃 纖維20?40、矽灰石纖維10?20、助劑2. 4。優點是製成的材料既有高強度、低蠕度、流動 性好、易於加工等特點，有具有高韌性、低密度、介電常數小、漏電起痕指數高等特點。
[0016] 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、炭黑0. 4。優點是增大幾種材料的結合力、增加強度，方便加工。
[0017] 本發明還提供了一種聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料的製備方法，包括如下步 驟：（1)將聚苯硫醚、聚氨酯、玻璃纖維和矽灰石纖維，以及相容劑、抗氧劑、偶聯劑、潤滑劑 和炭黑攪拌混合，得到混合料；（2)將混合料加入擠出機，擠出條狀複合材料。本聚氨酯共 混改性聚苯硫醚複合材料的製備方法製備工藝簡單，所製備出的聚氨酯共混改性聚苯硫醚 複合材料性能穩定。
[0018] 在一些實施方式中，聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料的製備方法，其中在步驟 (1)將聚苯硫醚和聚氨酯，以及助劑通過高速攪拌混合分散後，再加入玻璃纖維和矽灰石纖 維通過低速攪拌得到混合料。將聚苯硫醚和聚氨酯，以及助劑通過高速（3000轉/分以上） 攪拌混合分散可以使攪拌效率比較高，加入玻璃纖維和矽灰石纖維再低速（200轉/分以 下）攪拌可以避免在攪拌中玻璃纖維形成棉花團狀不易分散的情況。
【具體實施方式】
[0019] 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。
[0020] 實施例1 ：
[0021] 首先，常溫常壓下將聚苯硫醚、聚氨酯，以及相容劑、抗氧劑、偶聯劑、潤滑劑和炭 黑通過高速攪拌混合均勻，攪拌速度約為3000轉/分鐘以上，攪拌時間約為3分鐘。再將 玻璃纖維和矽灰石纖維加入，通過低速攪拌分散均勻，攪拌速度約為200轉/分鐘以下，得 到混合料。在本實施例中，以重量份數計，聚苯硫醚35、玻璃纖維40、聚氨酯30、矽灰石纖維 10、助劑2. 4。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、炭黑0. 4。
[0022] 然後，將混合料加入雙螺杆擠出機中，雙螺杆擠出機的設定工藝條件為溫度 300?350°C，螺杆轉速1100轉/分鐘。
[0023] 最後，在雙螺杆擠出機的出料口設置冷水槽，將擠出的條狀複合材料在冷水槽中 拉條切粒，切成5?6_長的聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料顆粒。冷水槽裡的水溫低 於40°C。將本複合材料製成顆粒便於材料儲存，以及再次加工。
[0024] 經測定，本實施例製備的聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料的缺口衝擊強度為9 千焦/平方米，彎曲模量為21500，拉伸強度為185兆帕，彎曲強度為210兆帕，熱變形溫度 為258攝氏度，密度為1. 72克/立方釐米，介電常數為2. 5，漏電起痕指數為250伏。
[0025] 兩次攪拌時間都可以根據實際情況延長或縮短。在其它實施例中，也可以將聚苯 硫醚、聚氨酯、玻璃纖維和矽灰石纖維，以及相容劑、抗氧劑、偶聯劑、潤滑劑和炭黑一次性 攪拌混合。
[0026] 在本實施例中，相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯。在其它實施例中，相容劑也可以為 馬來酸酐接枝聚丙烯或馬來酸酐接枝聚丁烯等馬來酸酐接枝聚烯烴類物質，還可以是丙烯 酸接枝聚丙烯或丙烯酸接枝三元乙丙橡膠等。
[0027] 在本實施例中，抗氧劑為羥基苯基丙烯酸酯。在其它實施例中，抗氧劑也可以為羥 基苯甲基丙烯酸酯、亞烷基雙酚或硫代雙酚等。
[0028] 在本實施例中，偶聯劑為Y -氨丙基二乙氧基娃燒。在其它實施例中，偶聯劑也可 以為丙硫醇二甲基氧基娃燒或乙氧基二乙氧基娃燒等。
[0029] 在本實施例中，潤滑劑為硬脂酸。在其它實施例中，潤滑劑也可以為脂肪酸單醯胺 或聚乙烯蠟等。
[0030] 表1是實施例1，以及在其它一些與實施例1相同的方法製備聚氨酯共混改性聚苯 硫醚複合材料的實施例中，聚苯硫醚、聚氨酯、玻璃纖維、矽灰石纖維和助劑的重量份數，以 及所製備的聚氨酯共混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、熱變形溫度、密度、介電常數和漏電起痕指數。
[0031] 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、炭黑0. 4 ；以重量份數計，其中聚苯硫醚35?45、聚氨酯15?30、玻璃纖維20?40、 娃灰石纖維10?20、助劑2. 4。
[0032] 由表1中數據可見，本發明的聚氨酯共混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、熱變形溫度、密度、介電常數和漏電起痕指數都得到了 改善。
[0033] 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。
[0034]
[0035]
[0036]
【權利要求】
1.聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料，其特徵在於，含有聚苯硫醚、聚氨酯、玻璃纖維、 矽灰石纖維和助劑，所述助劑含有相容劑、抗氧劑、偶聯劑、潤滑劑和炭黑。
2.根據權利要求1所述的聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料，其中所述相容劑為馬來 酸酐接枝聚烯烴或丙烯酸接枝聚丙烯。
3.根據權利要求2所述的聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料，其中相容劑為馬來酸酐 接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯。
4.根據權利要求1所述的聚氨酯共混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。
5.根據權利要求1所述的聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料，其中所述偶聯劑為 Y _氛丙基二乙氧基娃燒。
6.根據權利要求1所述的聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料，其中所述潤滑劑為硬脂 酸或聚乙烯蠟。
7.根據權利要求1所述的聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料，以重量份數計，其中聚 苯硫醚35?45、聚氨酯15?30、玻璃纖維20?40、矽灰石纖維10?20、助劑2. 4。
8.根據權利要求1所述的聚氨酯共混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、炭黑0. 4。
9.製備如權利要求1?8任一項所述的聚氨酯共混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、聚氨酯、玻璃纖維和矽灰石纖維，以及相容劑、抗氧劑、偶聯劑、潤滑劑 和炭黑攪拌混合，得到混合料； (2)將所述混合料加入擠出機,擠出條狀複合材料。
10.根據權利要求9所述的聚氨酯共混改性聚苯硫醚複合材料的製備方法，其中在所 述步驟（1)將聚苯硫醚和聚氨酯，以及助劑通過高速攪拌混合分散後，再加入玻璃纖維和 矽灰石纖維通過低速攪拌得到混合料。
【文檔編號】C08K7/10GK104046026SQ201410313099
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年7月2日 優先權日:2014年7月2日
【發明者】林顯達, 周家鋆, 周禺, 林良雲 申請人:廣州高八二塑料有限公司