一种高增强增韧型聚苯硫醚复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高增强增韧型聚苯硫醚复合材料，以总重量为100％计，原料组成包括：聚苯硫醚树脂45～55％；玻璃纤维30～50％；增韧剂4～8％；相容剂0.4～1.0％；其它助剂0.1～3％；玻璃纤维的表面经过硅烷类偶联剂浸渍处理；增韧剂选自尼龙6、尼龙66、乙烯‑丙烯酸甲酯‑甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐接枝苯乙烯‑乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚弹性体中的至少一种；相容剂选自环氧树脂。本发明专利技术公开了一种聚苯硫醚复合材料，兼具高刚性、高韧性以及高阻燃剂，尤其适用于制备对冲击性能有更高要求的小制件及超薄件，大大拓宽了聚苯硫醚材料的应用范围。

A High Reinforcement and Toughening Polyphenylene Sulfide Composite and Its Preparation Method

The invention discloses a high strength and toughening polyphenylene sulfide composite material, which is 100% in total weight. The raw material composition includes: polyphenylene sulfide resin 45-55%; glass fiber 30-50%; toughening agent 4-8%; compatibilizer 0.4-1.0%; other additives 0.1-3%; the surface of glass fiber is impregnated by silane coupling agent; toughening agent is selected from nylon 6, nylon 66 and ethylene. At least one of the block copolymer elastomers of methyl acrylate, glycidyl methacrylate, maleic anhydride grafted styrene, ethylene, butadiene and styrene; the compatibilizer is selected from epoxy resin. The invention discloses a polyphenylene sulfide composite material, which has high rigidity, high toughness and high flame retardant, and is especially suitable for preparing small parts and ultra-thin parts with higher impact performance, thus greatly expanding the application scope of polyphenylene sulfide materials.

【技术实现步骤摘要】
一种高增强增韧型聚苯硫醚复合材料及其制备方法
本专利技术涉及聚苯硫醚的
，具体涉及一种高增强增韧型聚苯硫醚复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚苯硫醚(Polyphenylenesulfide，缩写PPS)全称为聚苯基硫醚，是分子主链中带有苯硫基的热塑性树脂，是目前工程化程度最高的耐高温塑料。聚苯硫醚是一种结晶性的聚合物，在125℃时发生结晶放热，玻璃化温度为150℃；熔点280～290℃，连续使用温度200～240℃，分解温度为400℃。随着各应用领域对塑料高温高强度要求的不断提高，其发展非常迅速，已广泛应用于环保、汽车、电子、石化、制药等行业。聚苯硫醚分子链是由苯环和硫原子交替排列组成，使其具有优良的耐热性、阻燃性、耐化学药品性以及与无机填料的良好亲合性，同时具有极佳的流动性。未改性的PPS存在脆性大、韧性差，耐冲击强度低的缺点，而且耐热温度相对比较低。但是，经过填充及增强改良以后，可以获得较优异的综合性能，市场出售的产品均为其改良的产品。通常对PPS的填充以玻璃纤维或无机矿物为主，可显著提高其机械性能和耐热性。然而，由于基材本身的特性因素，对于材料冲击韧性方面的提高依然无法满足当今越来越高的需求，尤其是小制件及超薄件上尤为明显，限制了该材料的应用。为了进一步扩大其应用，急切需要在增强基础上提升其韧性，改善冲击性能。目前，对聚苯硫醚进行增韧改性的方法是加入弹性体、刚性粒子，以及合金法增韧等等，然而，往往通过弹性体或刚性粒子增韧又以牺牲强度为代价，因此，通过共混合金化的方法，即以PPS为基体，其它通用塑料、工程塑料或特种工程塑料作为改性剂添加，能使PPS的性能获得有效的改善和补充。而由此带来的相容性问题，是改性工作中不容忽视的，选择合适的相容剂并以一定配比进行添加共混，将很大程度的决定复合材料的整体力学性能。申请公布号为CN101864169A的中国专利文献中公开了一种玻璃纤维增强聚苯硫醚树脂复合材料及其制备方法，该聚苯硫醚复合材料由聚苯硫醚树脂和经过浸润剂表面处理的玻璃纤维复合而成，其中各组分重量百分比为：PPS树脂48～95％、玻璃纤维4.8～49.8％、浸润剂0.01～5％。上述专利提出的技术方案由于添加了经表面处理的玻璃纤维，使得聚苯硫醚复合材料在力学强度上有较大提高，但是由于PPS本身刚性强的特点，其耐冲击性能依然不足。申请公布号为CN106633880A的中国专利文献中公开了一种高强度高韧性聚苯硫醚复合材料及其制备方法，该复合材料包括聚苯硫醚树脂和相容剂，还包括超韧尼龙、玻璃纤维、抗氧剂、光稳定剂和润滑剂。该技术方案通过加入超韧尼龙与相容剂，以及两种不同单丝直径的玻璃纤维复配，对聚苯硫醚进行改性，使该复合材料具有高强度和高韧性。但是该技术方案中，当超韧尼龙和相容剂用量较高时，刚性明显不足，阻燃性能亦无法保障；而当超韧尼龙和相容剂用量偏少时，其缺口冲击强度则不理想。申请公布号为CN108659528A的中国专利文献中公开了一种高性能聚苯硫醚与聚酰胺合金材料及其制备方法，该合金材料由以下重量百分比的原料组成：PPS树脂30～44％，PPA树脂20～34％，相容剂5％，无碱玻璃纤维30％及其它助剂。上述专利的技术方案在较高聚酰胺含量的存在下，材料的阻燃性能仅能达到UL-94的HB级别，同时，在该技术方案下依然无法得到较高的耐冲击性能。随着聚苯硫醚材料的用途不断扩大，高填充含量的增强聚苯硫醚材料的应用也愈发广泛，且对材料的性能要求更加严苛。就目前市场上所推出的聚苯硫醚复合材料而言，已经无法满足日益增长的高性能要求，因此，仍需开发出具备高成型加工性、高刚性、高耐冲击性，且成本更加低廉的聚苯硫醚复合材料。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术公开了一种聚苯硫醚复合材料，兼具高刚性、高韧性以及高阻燃性，尤其适用于制备对冲击性能有更高要求的小制件及超薄件，大大拓宽了聚苯硫醚材料的应用范围。具体技术方案如下：一种高增强增韧型聚苯硫醚复合材料，以总重量为100％计，原料组成包括：所述玻璃纤维的表面经过硅烷类偶联剂浸渍处理；所述增韧剂选自尼龙6、尼龙66、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚弹性体中的至少一种；所述相容剂选自环氧树脂。本专利技术在PPS树脂基体中，加入经表面浸渍处理的玻璃纤维，有效改善了玻璃纤维与聚苯硫醚的相容性，提高了基体与玻纤的界面粘结力，使得玻纤对基材的补强效果得到有效发挥；在玻纤增强的基础上，再加入特定种类的相容剂和增韧剂，可以使得PPS基体与玻纤的界面黏结力进一步增大，外界作用力得以更好地传递，并能吸收更多能量，强度提升的同时，韧性也得到提高。同时，由于增韧剂与相容剂的加入量均较低，在同时提高复合材料的刚性与韧性时，还保证了优异的阻燃性能。本专利技术中对于作为基材的聚苯硫醚树脂没有特殊要求，具体可采用注塑级线性聚苯硫醚，熔融指数为400～500g/10min(316℃/5kg)。所述玻璃纤维可选自短切玻纤或长玻纤，可以是无碱玻纤，也可以是含碱玻纤。优选为无碱短切玻璃纤维。玻纤增强聚苯硫醚中，当玻纤进入到PPS基体时，可作为半结晶型PPS的成核剂，使PPS分子链在玻纤周围开始结晶，由此形成较强的界面粘附，而当基体受力时，玻纤则是应力的主要承载体，基体主要起到粘结玻纤、传递应力的作用。因此，基体与玻纤的界面粘结越好，应力就越能够均匀有效地传递到玻纤上，材料的力学性能也增加得越多。本专利技术中，所述玻璃纤维的表面经过硅烷类偶联剂浸渍处理可以提高其与基体树脂的相容性，从而提高界面粘结力。优选地，所述硅烷类偶联剂选自γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)；进一步优选为KH560。玻璃纤维的表面浸渍处理工艺，具体为：玻璃纤维按照常规拉丝工艺涂覆含所述硅烷偶联剂的浸润剂，经由湿法在线短切而成，短切玻纤具有优良的干态流动性。在玻纤增强的基础上，加入上述特定种类的相容剂和增韧剂制备的复合材料的拉伸强度和弯曲强度均有所提高，平均缺口冲击强度都有不同程度的提高。作为增韧剂的尼龙6，具体可选自熔融指数为6～30g/10min的尼龙6；作为增韧剂的尼龙66，具体可选自熔融指数为3～20g/10min的尼龙66。优选地，所述增韧剂选自尼龙6、尼龙66中的至少一种，与乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚弹性体(SEBS-g-MAH)中的至少一种的复合物。本专利技术中采用环氧树脂作为相容剂，具体可选择环氧值为0.1～0.6的环氧树脂。所述环氧树脂可以是双官能团环氧树脂也可以是多官能团环氧树脂。经试验发现，在本专利技术的玻纤增强聚苯硫醚体系中，在添加环氧树脂作为相容剂的前提下，当单独采用GMA或SEBS-g-MAH中的至少一种作为增韧剂时，虽然可以提高韧性，但会使材料的力学强度有所下降。当单独采用尼龙6和/或尼龙66作为增韧剂时，虽然使得复合材料的力学强度与韧性均有所提高，但韧性提高幅度有限。而当采用尼龙6和/或尼龙66复配GMA和/或SEBS-g-MAH使用时，力学强度与韧性均有了大幅提升，在力学强度满足应用要求的前提下，韧性的提高幅度显著，同时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高增强增韧型聚苯硫醚复合材料，其特征在于，以总重量为100％计，原料组成包括：

【技术特征摘要】
1.一种高增强增韧型聚苯硫醚复合材料，其特征在于，以总重量为100％计，原料组成包括：所述玻璃纤维的表面经过硅烷类偶联剂浸渍处理；所述增韧剂选自尼龙6、尼龙66、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚弹性体中的至少一种；所述相容剂选自环氧树脂。2.根据权利要求1所述的高增强增韧型聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述硅烷类偶联剂选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。3.根据权利要求1所述的高增强增韧型聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述硅烷类偶联剂选自γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。4.根据权利要求1所述的高增强增韧型聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述增韧剂选自尼龙6、尼龙66中的至少一种，与乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚弹性体中的至少一种的复合物。5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李徐坚，陈晓敏，黄瑞杰，王一帆，陈光剑，
申请(专利权)人：中广核俊尔新材料有限公司，中广核俊尔上海新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33