[发明专利]聚苯硫醚纳米晶须复合材料及其制备方法

说明书

发明领域

本发明属于高分子复合材料，尤其是聚苯硫醚树脂复合材料制造领域。 

技术背景

聚苯硫醚(PPS)是苯环在对位上连接硫原子而形成的线型高分子，是一种半结晶高性能树脂，具有优异的机械性能、电性能、耐高温性能和抗化学腐蚀性等重要特性。但由于PPS主链上大量的苯环增加了高分子链的刚性，其韧性变差，因而在应用中受到了一定的限制。故多采用玻璃纤维(GF)、碳纤维(CF)、填料或其他树脂共混增强增韧。使冲击性能、耐热性和力学强度有一定程度的提高。但纤维和填料使复合材料的密度增大、流动性较差，表面粗糙度增加。为了在更大范围内使用PPS，前期的实验曾采用单独添加硫酸钙晶须对复合材料的表面光洁度、力学性能进行调整，而由于晶须特有的结构，使得在晶须添加量，复合材料力学强度等方面受到一定的限制。在晶须增强聚苯硫醚复合材料基础上，采用常规方法(硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂)处理的纳米无机填料由于表面积效应易导致的团聚现象，使得在该复合材料中纳米无机填料的加入量受限，那么复合材料成本、流动性、韧性和力学强度等方面受限而约束了材料的进一步改进。 

发明内容

鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的是研究一种聚苯硫醚纳米晶须复合材料制备方法，使之克服现有技术的以上缺点，在维持或提高复合材料流动性、韧性和力学强度的前提下，提高纳米无机材料的添加量，降低复合材料成本。 

本发明的目的还在于获得一种聚苯硫醚纳米晶须复合材料，使之具有力学强度好，成本低的优点。本发明的目的是这样实现的。 

一种聚苯硫醚纳米晶须复合材料制备方法，各原料组分质量百分比含量为：聚苯硫醚(PPS)：24-39％，硫酸钙晶须：15％，玻璃纤维(GF)：40％，纳米无机填料：2.5-17.5％，稀土偶联剂(DN-930)：0.8-2.5％，硅烷偶联剂(KH-550)：0.5％，抗氧剂(1010)：0.5％；制备工艺包含如下步骤：1)分子量为4万的聚苯硫醚树脂在220℃交联2小时，得到交联PPS树脂；2)将纳米无机填料投入高速混合机均匀搅拌，使之预分散均匀，然后加入稀土偶联剂高速搅拌10分钟，得到稀土偶联剂处理过的纳米无机填料；3)硫酸钙晶须采用同样的方法进行偶联前预分散处理，然后加入硅烷偶联剂高速搅拌10分钟，得到硅烷偶联剂处理过的硫酸钙晶须；4)按重量配比秤取聚苯硫醚树脂、抗氧剂，与处理好的纳米无机填料、硫酸钙晶须在高速混合机中充分干混合；5)将4)混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，玻璃纤维在双螺杆挤出机中段加入，控制喂料速度为200转/分钟、螺杆转速为80转/分钟、加工温度250-310℃、停留时间2-3分钟、熔体压力为15-18MPa，经熔融挤出成条、冷却，然后切割造粒，形成聚苯硫醚纳米晶须复合材料颗粒。 

采用本发明的技术，采用稀土偶联剂对纳米无机填料进行预处理，提高了纳米无机材料的添加量，降低了复合材料成本，同时提高了复合材料的流动性、韧性和力学强度。 

附图说明如下 

图1为本发明的工艺路线图。 

图2为本发明实施例的力学性能检测列表。 

具体实施方式

实施例1 

采用如图1流程。37％分子量为4万的PPS树脂放入双锥干燥回旋机中抽真空(无氧条件下)，真空度0.07Pa，升温至220℃交联2小时，得到交联PPS树脂；5％纳米碳酸钙与2％稀土偶联剂(DN-930，南京道宁化工有限公司)在高速(1000转/min)搅拌机中充分混和得到稀土偶联剂处理过的纳米无机填料；15％硫酸钙晶须与0.5％硅烷偶联剂(KH-550)在高速(600转/min)搅拌机中充分混和得到硅烷偶联剂处理的硫酸钙晶须；0.5％抗氧剂(1010)。进行混合处理后，将混合处理好的各物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成为复合材料颗粒。其中，挤出造粒加工工艺条件：喂料速度为200转/分钟、螺杆转速为80转/分钟，双螺杆挤出机一区温度：250℃；二区：270℃；三区：290℃；四区：275℃；五区：300℃；六区：310℃；六区：300℃；机头：290℃，熔融时间2-3分钟，熔体压力16MPa。40％玻璃纤维(GF)在四区加入。制得的聚苯硫醚纳米晶须复合材料性能在见附图2。 

实施例2