[发明专利]抗静电增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗静电增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法。

背景技术

聚苯硫醚(PPS)又称聚苯撑硫、聚次苯基硫醚，是一种含硫的芳香族聚合物，结构式为，其分子主链上硫原子与苯环交互整齐排列赋予了分子高度稳定的化学键特性，并易于堆积成热稳定性较高的结晶格子结构，使其具有许多独特的性能，熔点高达280～290℃，分解温度大于400℃，在200℃以下几乎不溶于任何溶剂，长期连续使用温度为200～240℃，吸湿性小，在高温高湿条件下不变形并能保持优良的电绝缘，其树脂原粉与无机填料、增强纤维或其它高分子材料通过填充、共混、复合、自身结构改性可以制作各种型材(管、板、丝、膜、布)及零部件，在国防军工、航空航天、电子通讯、汽车、机械、家用电器、医疗器械、石油化工等行业都有重要用途，是高新技术产业发展领域中不可缺少的新材料。

聚苯硫醚及其玻璃纤维复合材料的绝缘性能优异，但绝缘体由于摩擦在干燥的空气中容易产生静电荷，静电积累将会发生静电引力(或者斥力)、电击或火花放电现象，这在易燃易爆物质环境条件下将酿成巨大灾害，同时严重影响材料使用寿命。聚苯硫醚及其玻璃纤维复合材料的体积电阻系数在1.0×10¹⁶Ω.cm以上，这对于煤矿井下、硬盘驱动元件、专用电气封装、汽车安全安全制动等特定工作环境或动态运动条件下要求聚苯硫醚复合材料制品具有较高的力学性能的同时还需呈现抗静电功能，其体积体积电阻系数(3mm厚)降至10¹¹Ω.cm以下才能满足使用特性的需要。现有技术中较多采用导电炭黑改善聚苯硫醚及其玻璃纤维复合材料的抗静电性，但炭黑使基材呈现黑色，无法满足对颜色有要求的材料体系，且分散困难，用量大。另外采用碳纤维或金属粉体也可改善聚苯硫醚及其玻璃纤维复合材料的抗静电性，该法价格昂贵，难以普及。聚电解质是一种较广泛使用的抗静电剂，其主要作用是抑制静电荷的产生和促进电荷的泄漏。亲水性聚合物聚氧化乙烯、聚乙二醇及其马来酸酯衍生物等分子链中醚氧原子上存在共享电子对，有较强的形成氢键的倾向；碱金属离子可与共享电子对配位形成缔合络合物并随着聚电解质在聚苯硫醚中的迁移形成导电通路，碱金属离子含量越高，形成有效导电通路的几率越大，从而使复合材料体积电阻率显著下降，但碱金属盐含量过高容易析出。这类亲水性聚合物热分解温度在400℃左右，热稳定性好，有关聚氧化乙烯、聚乙二醇等与碱金属盐络合物非离子聚电解质用于尼龙6抗静电已有专利报道，但用于聚苯硫醚及其玻璃纤维增强复合材料的抗静电未见报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有抗静电聚苯硫醚增强复合材料存在的缺点，提供一种具有抗静电性、高强度的聚苯硫醚复合材料及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是提供一种抗静电增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于以质量份数计，包括如下组份：30～80份聚苯硫醚、20～60份玻璃纤维、0～40份无机矿物填料、亲水性聚合物3～10份、0.2～3份碱金属盐、2～10份界面改性剂、0.1～2份偶联剂、0.1～1份抗氧剂、0.1～1份加工助剂。

上述无机矿物填料为碳酸钙、滑石粉、硅灰石、二氧化硅、云母、高岭土、玻璃微珠中的一种或几种混合物。

上述亲水性聚合物为分子量范围在2万～20万之间的聚氧化乙烯、分子量范围在4000～2万之间的聚乙二醇及其马来酸酯衍生物、聚氧化乙烯-聚氧化丙烯嵌段共聚物。

上述碱金属盐为M⁺X^-，其中M⁺为Li⁺、Na⁺、K⁺，X^-为Cl^-、Br^-、CF₃SO₃^-、(CF₃SO₂)₂N^-，优选LiCl。

上述界面改性剂为磺化度为1～15％的磺化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，丙烯酸酯接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，苯乙烯-丁二烯-马来酸酐共聚物，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。

上述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种的混合物，如KH550，KH560，KH570，钛酸丁酯等。