一种PPS/PA66/石墨烯复合材料及其制备方法技术

一种PPS/PA66/石墨烯复合材料及其制备方法，属于高分子材料领域，具体公开了一种PPS/PA66/石墨烯复合材料，按照质量分数其组成为：聚苯硫醚(PPS)65‑80份，聚酰胺(PA66)20‑35份，聚酰胺微纳粉(PA粉)2.5份，石墨烯0.04‑0.16份，乙烯‑马来酸酐‑甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EMG)5份，硅烷偶联剂0‑0.05份，乳化剂0‑0.05份，抗氧剂为0.4份；或按照质量分数其组成为：聚苯硫醚(PPS)70份，聚酰胺(PA66)30份，石墨烯0.08份，乙烯‑马来酸酐‑甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EMG)2.5‑7.5份，抗氧剂为0.4份。通过石墨烯与EMG的协同作用，改变PPS/PA66复合材料的熔体流动性，改善复合材料的加工性能。

A PPS/PA66/graphene composite and its preparation method

A PPS/PA66/graphene composite material and its preparation method belong to the field of macromolecule materials. A PPS/PA66/graphene composite material is specifically disclosed. According to the mass fraction, its composition is: polyphenylene sulfide (PPS) 65 to 80 copies, polyamide (PA66) 20 to 35 copies, polyamide micro-nano powder (PA powder) 2.5 copies, graphene 0.04 to 0.16 copies, ethylene maleic anhydride glycidyl methacrylate triglycidyl ester. 5 copolymers (EMG), 0.05 copies of silane coupling agent, 0.05 copies of emulsifier and 0.4 copies of antioxidant; or according to the mass fraction, the components are: 70 copies of polyphenylene sulfide (PPS), 30 copies of polyamide (PA66), 0.08 copies of graphene, 2.5 copies of ethylene-maleic anhydride-glycidyl methacrylate terpolymer (EMG), 7.5 copolymers of antioxidant and 0.4 copolymers. Through the synergistic action of graphene and EMG, the melt fluidity of PPS/PA66 composites was changed, and the processability of composites was improved.

【技术实现步骤摘要】
一种PPS/PA66/石墨烯复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种PPS/PA66/石墨烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚苯硫醚(PPS)分子链由苯环及硫原子交替排列构成，苯环赋予其刚性，使PPS具有很好的耐热性能，而硫醚键又赋予其柔顺性，使其极易结晶。因此，PPS作为高结晶度聚合物，具有较低的玻璃化转变温度(Tg)85～100℃和较高的熔融温度(Tm)280～290℃，又有优良的耐热性能，可在180～220℃范围使用。PPS的力学性能表现为硬而脆，断裂伸长率低，尤其韧性较差，缺口冲击强度很低。现有技术中选择碳纳米管(CNT)、石墨烯微片(GNP)等碳材料作为填充材料，碳材料中均含有C-C离域π键，能与PPS中苯环能形成共轭结构，相容性好。微米或纳米碳材料具备比表面积大、强度高等优点，通常作为增强相来改善PPS的力学性能和结晶性能，而且纳米碳材料又能赋予PPS导电性、导热性及电磁性能。由于PA6、PA66等聚酰胺类聚合物的溶解度参数(12.7～13.6)和PPS的溶解度参数(12.5)非常接近，两者之间具有一定的热力学相容性。用PA66或PA6等结晶聚合物增韧，可以在提高聚苯硫醚(PPS)冲击性能的同时保持其刚性和强度。乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EMG)、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯接枝马来酸酐(SEBS-g-MAH)、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯(St-AN-GMA)等弹性体对PPS/PA共混体系增容、增韧效果明显，缺口冲击强度提高显著。上述研究均侧重于对PPS力学性能和结晶性能进行改性，尤其是对PPS进行增韧改性。但是，高结晶度的PPS熔融进入黏流态，熔体强度较低，熔融指数(MI)较高，且熔融黏度不稳定。PPS熔融黏度不稳且过高的熔体质量流动速率会影响注射成型、挤出成型工艺稳定性，限制了其加工范围。例如注塑级PPS在290℃、5kg载荷条件下MI达到61g/10min；而含热氧交联结构的PPS经热处理后，在316℃、5Kg载荷条件下MI达到45g/10min，但是高温条件下容易发生局部氧化交联，影响工艺稳定性。因此，对其加工性能的改性，尤其是改善聚苯硫醚的熔融指数具有重要的现实意义。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本申请提出了一种新的PPS/PA66/石墨烯复合材料及其制备方法，大幅降低PPS的熔融指数，提高其加工性能。本专利技术的具体技术方案如下：一种PPS/PA66/石墨烯复合材料，按照质量分数其组成为：聚苯硫醚(PPS)65-80份，聚酰胺(PA66)20-35份，聚酰胺微纳粉(PA粉)2.5份，石墨烯0.04-0.16份，乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EMG)5份，硅烷偶联剂0-0.05份，乳化剂0-0.05份，抗氧剂为0.4份；或按照质量分数其组成为：聚苯硫醚(PPS)70份，聚酰胺(PA66)30份，石墨烯0.08份，乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EMG)2.5-7.5份，抗氧剂为0.4份。其中优选，所述复合材料按照质量分数其组成为：聚苯硫醚(PPS)70份，聚酰胺(PA66)30份，聚酰胺微纳粉(PA粉)2.5份，石墨烯0.16份，乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EMG)5份，硅烷偶联剂0.05份，乳化剂0.05份，抗氧剂为0.4份；或按照质量分数其组成为：聚苯硫醚(PPS)70份，聚酰胺(PA66)30份，石墨烯0.08份，乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EMG)7.5份，抗氧剂为0.4份。其中，所述PA粉为聚酰胺经粉碎后获得的中值粒径D50为5-10μm的细小微粒粉体；所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物中的一种。其中，所述乳化剂为硬脂酸钠、歧化松香钠、月桂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧烯失水山梨酸单油酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。一种上述任一所述PPS/PA66/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤:(1).对石墨烯进行预处理；(2).将步骤(1)所得产物，与抗氧剂、PPS、PA66共混，加入双螺杆挤出机挤出造粒，即得所述复合材料；所述步骤(1)包括：步骤a:对石墨烯使用水相研磨法制备石墨烯预分散体，烘干后将其与EMG混合；或步骤b:使用共混法制备EMG/石墨烯共混物，并将其粉碎。其中优选，步骤a水相研磨法包括：(I)将石墨烯、蒸馏水混合，得石墨烯混合液；(II)将(I)所得石墨烯混合液与偶联剂、乳化剂混合，得石墨烯水溶液；(III)将(II)所得石墨烯水溶液与PA粉共混，并将其置入研磨皿中研磨，得石墨烯预分散体。其中优选，所述步骤a包括(I)将石墨烯、蒸馏水放入超声波清洗机中超声混合1.5-2h，得石墨烯混合液；(II)向(1)中所得超声混合后的石墨烯混合液中，进一步加入偶联剂和乳化剂，并超声混合5-15min，得石墨烯水溶液；(III)取PA粉与步骤(II)所得石墨烯水溶液共混，将混合溶液置入研磨皿中研磨2-3小时，得到石墨烯预分散体；(IV)将石墨烯预分散体放在鼓风干燥箱于45-55℃风干，风干后将其放入真空干燥箱于75-85℃干燥；(V)将干燥后的石墨烯预分散体与EMG颗粒混合。其中优选，所述步骤b包括(I)将EMG在开炼机辊筒上开炼；(II)向开炼的EMG添加石墨烯，在辊筒上继续开炼分散，得到EMG/石墨烯共混物；(III)粉碎EMG/石墨烯共混物后备用。其中优选，所述PPS预先在真空干燥箱中干燥2-4h，烘干温度为85-95℃；PA66预先在真空干燥箱中干燥8-12h，烘干温度为85-95℃。其中优选，所述双螺杆挤出机的温度分段控制的条件如下：278-282℃，283-287℃，288-292℃，293-297℃，293-297℃，288-292℃。有益效果(1)本申请借助聚酰胺微纳粉体极大比表面积和表面反应活性，采用带有乳化剂的水相研磨法，加入偶联剂对聚酰胺微纳粉体表面修饰，将石墨烯分散并吸载在聚酰胺微纳粉体表面，制备聚酰胺微纳粉吸载石墨烯预分散体，解决石墨烯分散难的技术难题；(2)聚酰胺微纳粉体吸载石墨烯预分散体属于热塑性，在挤出共混过程中熔融分散在PPS/PA66共混基体，起到桥接剂的作用，达到石墨烯在聚合物基体中应用目的；(3)加入适量EMG能提高PPS/PA66/石墨烯复合材料的韧性和相容性，本专利中主要作用是采用水相研磨法制备石墨烯预分散体与EMG或者采用共混法制备EMG/石墨烯共混物，与PPS/PA66混合物挤出共混，一方面2种方案均能促进石墨烯在PPS/PA66共混体系中分散，防止团聚，另一方面，EMG与石墨烯协同作用，可以大范围内改变PPS/PA66复合材料的熔体流动性，改善复合材料的加工性能；(4)采用石墨烯来改善PPS/PA66共混物的各项性能，不仅增加了PPS改性的新渠道，而且还为改善PPS成品的各项性能提供新的研究思路，扩展PPS复合材料的应用领域。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细的说明。本专利技术所用性能测试方法如下：弯曲性能测试采用深圳万测试验设备有限公司ETM104B-TS微机控制电子万能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PPS/PA66/石墨烯复合材料，其特征在于，按照质量分数其组成为：聚苯硫醚(PPS)65‑80份，聚酰胺(PA66)20‑35份，聚酰胺微纳粉(PA粉)2.5份，石墨烯0.04‑0.16份，乙烯‑马来酸酐‑甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EMG)5份，硅烷偶联剂0‑0.05份，乳化剂0‑0.05份，抗氧剂为0.4份；或按照质量分数其组成为：聚苯硫醚(PPS)70份，聚酰胺(PA66)30份，石墨烯0.08份，乙烯‑马来酸酐‑甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EMG)2.5‑7.5份，抗氧剂为0.4份。

【技术特征摘要】
1.一种PPS/PA66/石墨烯复合材料，其特征在于，按照质量分数其组成为：聚苯硫醚(PPS)65-80份，聚酰胺(PA66)20-35份，聚酰胺微纳粉(PA粉)2.5份，石墨烯0.04-0.16份，乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EMG)5份，硅烷偶联剂0-0.05份，乳化剂0-0.05份，抗氧剂为0.4份；或按照质量分数其组成为：聚苯硫醚(PPS)70份，聚酰胺(PA66)30份，石墨烯0.08份，乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EMG)2.5-7.5份，抗氧剂为0.4份。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，按照质量分数其组成为：聚苯硫醚(PPS)70份，聚酰胺(PA66)30份，聚酰胺微纳粉(PA粉)2.5份，石墨烯0.16份，乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EMG)5份，硅烷偶联剂0.05份，乳化剂0.05份，抗氧剂为0.4份；或按照质量分数其组成为：聚苯硫醚(PPS)70份，聚酰胺(PA66)30份，石墨烯0.08份，乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EMG)7.5份，抗氧剂为0.4份。3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述PA粉为聚酰胺经粉碎后获得的中值粒径D50为5-10μm的细小微粒粉体；所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物中的一种。4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述乳化剂为硬脂酸钠、歧化松香钠、月桂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧烯失水山梨酸单油酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。5.一种权利要求1-4中任一所述PPS/PA66/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:(1).对石墨烯进行预处理；(2).将步骤(1)所得产物，与抗氧剂、PPS、PA6...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亮成，高炜斌，陈晓松，熊煦，陈允猛，孔飞，宋爽，
申请(专利权)人：常州工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32