[发明专利]一种耐低温冲击、高耐磨的PPS/mPE合金材料及其制备方法

说明书

本发明涉及了一种耐低温冲击、高耐磨的PPS/mPE合金材料及其制备方法，具体由以下重量份的原料组成：PPS树脂50‑80份、mPE树脂5‑25份、纳米功能母粒5‑15份、外润滑剂1‑3份、抗氧剂1‑3份，所述纳米功能母粒是指通过单层重堆积法得到的单层二硫化钼插层复合丙烯酸酯弹性体的纳米功能母粒。本发明通过制备单层二硫化钼与丙烯酸酯弹性体的插层复合功能母粒，搭配常用的PTFE外润滑剂，成功解决了mPE树脂在PPS基体中的相间相容性，这对改善合金材料的缺口冲击韧性，尤其是在低温环境中的缺口敏感性尤为重要，其低温缺口冲击强度从6‑8kJ/m²大幅度提升至20‑25kJ/m²，断裂方式也实现了从脆性断裂转变为韧性断裂。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种耐低温冲击、高耐磨PPS/mPE合金材料及其制备方法。

背景技术

聚苯硫醚(简称PPS)是当前新兴的一类高性能工程塑料，其综合性能及材料成本介于常规的工程塑料如聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)以及特种工程塑料如聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)之间，是一类高性价比、特性突出的新型工程塑料。PPS的大分子链结构由芳基和硫构成，分子链结构规则、易结晶，而主链上的芳香基团也赋予了PPS优良的刚性、耐热性、高表面硬度及耐化学性，但也导致了PPS材料的力学特性呈现出“刚且脆”的整体表现，而PPS的当前典型应用也常常围绕这上述的性能特征来展开，尤其是较高的表面硬度带来的高耐磨性表现，是其能应用于机械工业领域零部件如泵、轴承及支架、齿轮、法兰盘以及汽车工业中动力系统零部件如离合器、变速箱、齿轮箱、排气循环系统、轴承支架、水泵叶轮等的关键性能指标。

虽然PPS材料自身具有较高的表面硬度，但仍需要外加特定的改性助剂来进一步提高其表面的耐磨特性，而最常用的方法就是添加高刚性的无机填料如玻璃纤维、碳纤维、滑石粉、高岭土等。CN104212170A就是通过添加高性能的纳米碳管(CNTs)复配碳纤维(CF)来实现PPS复合材料力学性能及表面耐磨特性的改善；CN106084778A中则是使用了外润滑剂如石墨烯、二硫化钼来搭配碳纤维改善PPS复合材料的耐磨性，这在一定程度上弥补了纳米碳管(CNTs)的价格昂贵、易团聚、难分散的劣势；除此之外，其他一些的无机纤维填料如晶须、玄武岩纤维也有见报道，如CN107892812A中就是外加碳酸钾晶须复配玻璃纤维来改善材料的表面刚性，CN109370222中的耐磨助剂就是偶联剂表面处理后的玄武岩纤维。纵观上述的PPS耐磨特性改善案例，其大多侧重于PPS材料刚性的进一步加强、提升，这实际上大大加剧了PPS材料的固有脆性，尤其是在低温环境中的抗冲击韧性、耐应力疲劳特性等，而这正是当前其应用于水泵、叶轮、齿轮、轴承及支架、风扇叶片等受力状况复杂、应用环境多变的领域所不可或缺的关键特性，也是当前PPS复合材料研究中较为空白的改性研究领域之一。

发明内容

本发明的目的在于填补现有技术方案的空白之处，提供耐低温冲击、高耐磨PPS/mPE合金材料，针对现有的改性技术手段偏重于材料刚性、忽视材料韧性及耐疲劳特性的现状，凭借超声磁力法制备了丙烯酸酯弹性体插层复合的单层二硫化钼母粒(MoS₂-IC)，这种纳米级片层复合的有机-无机杂化体一方面可作为PPS/mPE的相间相容性，使得mPE优异的低温抗冲特性得以完美发挥，另一方面，母粒中的单层二硫化钼(MoS₂-1F)具有远优于常规耐磨剂如玻纤、碳纤的改性效果，可协同改善PPS/mPE合金材料的表面耐磨特性及低温抗冲击特性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种耐低温冲击、高耐磨的PPS/MPE合金材料，包括以下重量份的原料：

所述纳米功能母粒是指通过单层重堆积法得到的单层二硫化钼插层复合丙烯酸酯弹性体的纳米功能母粒。

上述PPS/MPE合金材料中：