一種無鹵阻燃聚苯硫醚復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料，尤其涉及一種聚合物復(fù)合材料。本發(fā)明還涉及該材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚苯硫醚(PPS)是一種綜合性能優(yōu)異的特種工程塑料，并已成功地應(yīng)用在電子、電器、汽車、航空等領(lǐng)域。PPS本身的力學(xué)性能一般，但是它和無機填料(優(yōu)選為玻璃纖維、玻璃微珠、滑石粉和碳酸鈣中的一種或多種，最優(yōu)選為玻璃纖維)復(fù)合之后，即可得到具有優(yōu)異的機械性能、耐高溫性、耐腐蝕性、耐化學(xué)侵蝕性和內(nèi)在阻燃性的新型熱塑性復(fù)合材料。然而，PPS本身較脆，沖擊性能較差，即使是在無機填料(優(yōu)選為玻璃纖維、玻璃微珠、滑石粉和碳酸鈣中的一種或多種，最優(yōu)選為玻璃纖維)增強的情況下，對于一些高寒地區(qū)以及精密制品應(yīng)用領(lǐng)域也會因為韌性較差而受限。而對于塑料材料，高剛性和高韌性本身是不容易同時滿足的指標(biāo)。
[0003]目前，有研究人員向玻纖增強PPS材料中加入礦物填料、偶聯(lián)劑和相容劑來改善材料的剛性和韌性，其材料的韌性的確有明顯的提高。但是，其力學(xué)強度并沒有很好的保持，且材料的加工流動性也明顯下降。也就是說，這些研究在增強了 PPS材料韌性的同時，并沒有保持良好的剛性。
[0004]因此，本領(lǐng)域長期以來亟需一種同時具備較高剛度和較高韌性的PPS復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量研究，出乎意料地發(fā)現(xiàn)，具有特定配方的本發(fā)明的聚苯硫醚(PPS)復(fù)合材料在大大改善材料的沖擊韌性的同時，還很好地保持材料的力學(xué)強度和加工流動性能。
[0006]本發(fā)明的一個目的在于，提供一種無鹵阻燃PPS復(fù)合材料，其特征在于，所述的材料包括如下組分:
[0007]50-70重量份的聚苯硫醚樹脂，
[0008]30-50重量份的無機填料，
[0009]0-5重量份的相容劑，
[0010]1-3重量份的增韌增塑劑，
[0011]0.1-1重量份的抗氧劑，
[0012]0.2-1.5重量份的加工助劑，
[0013]其中，所述無機填料優(yōu)選為玻璃纖維、玻璃微珠、滑石粉和碳酸鈣中的一種或多種，最優(yōu)選為玻璃纖維。
[0014]在本發(fā)明的一些具體的實施方式中，本發(fā)明的無鹵阻燃PPS復(fù)合材料中的聚苯硫醚樹脂的含量為50-60重量份、55-65重量份或者60-70重量份。在本發(fā)明的一些具體的實施方式中，本發(fā)明的無鹵阻燃PPS復(fù)合材料中的無機填料的含量為30-40重量份、35-45重量份或者40-50重量份。在本發(fā)明的一些具體的實施方式中，本發(fā)明的無鹵阻燃PPS復(fù)合材料中的相容劑的含量為O重量份、0_3重量份、0_4重量份、1-3重量份、1-5重量份、2_5重量份、3-5重量份或者4-5重量份。在本發(fā)明的一些具體的實施方式中，本發(fā)明的無鹵阻燃PPS復(fù)合材料中的增韌增塑劑的含量為1-2重量份、2-3重量份或者1.5-2.5重量份。在本發(fā)明的一些具體的實施方式中，本發(fā)明的無鹵阻燃PPS復(fù)合材料中的抗氧劑的含量為0.1-0.5重量份、0.2-0.8重量份、0.4-0.6重量份、0.6-1.0重量份、0.8-1.0重量份或者0.5-1.0重量份。在本發(fā)明的一些具體的實施方式中，本發(fā)明的無鹵阻燃PPS復(fù)合材料中的加工助劑的含量為0.2-1.0重量份、0.5-1.5重量份、0.5-1.0重量份、1.0-1.5重量份或者0.8-1.2重量份。
[0015]對于高剛性要求，本發(fā)明采用了性能較好的PPS料作為基材，加入玻璃纖維(特別是經(jīng)過表面偶聯(lián)劑處理過的玻璃纖維)增強后，其性能尺寸穩(wěn)定性、耐熱性、耐老化性能有明顯提高，耐疲勞強度是未增強的2-5倍，這種性能能完全滿足高強度的要求。
[0016]對于高韌性要求，本發(fā)明采用了相容劑和增韌增塑劑共同作用。相容劑主要用于改善PPS和玻纖之間的結(jié)合，提高強度和韌性；同時，增韌增塑劑采用酯類增塑劑，兼有單體型增韌劑和聚合型增塑劑兩者的優(yōu)點，一方面和相容劑起到協(xié)效作用，提升增強PPS材料的韌性，增加材料的耐寒性，同時，它也能有效改善玻纖的析出，也能在一定程度上改善加工流動性。
[0017]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，所述聚苯硫醚樹脂為直鏈型聚苯硫醚樹脂，且分子量大于30000。
[0018]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，所述玻璃纖維為玻璃纖維長纖和/或玻璃纖維短纖。
[0019]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，所述玻璃纖維長纖為經(jīng)過偶聯(lián)劑處理過的無堿玻璃纖維長纖，其直徑為6-15微米，所述玻璃纖維短纖為經(jīng)過偶聯(lián)劑處理過的無堿玻璃纖維短纖，其直徑為9-13微米。
[0020]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種，優(yōu)選為硅烷偶聯(lián)劑。
[0021]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，所述相容劑選自乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物(GMA)、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-有機硅共聚物(MBS)和馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)中的一種或多種。
[0022]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，所述的增韌增塑劑為偏苯三甲酸三辛酯和/
或聚癸二酸丙二醇酯。
[0023]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，所述抗氧劑由抗氧劑1010和抗氧劑168按1:2至2:1、優(yōu)選0.95:1.05至1.05:0.95的重量比復(fù)配而成，所述加工助劑包括潤滑劑，所述潤滑劑優(yōu)選為改性乙撐雙脂肪酸酰胺(TAF)系列和/或硅酮系列的光亮潤滑劑
[0024]其中，所述抗氧劑1010為四[β _(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，抗氧劑168為三[2，4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯。
[0025]本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種制備根據(jù)上述的無鹵阻燃聚苯硫醚復(fù)合材料的方法，包括如下步驟:
[0026]I)將按如下比例稱取聚苯硫醚樹脂、相容劑、增韌增塑劑、抗氧劑和加工助劑，并混合均勻得到第一中間產(chǎn)物:
[0027]50-70重量份的聚苯硫醚樹脂，
[0028]0-5重量份的相容劑，
[0029]1-3重量份的增韌增塑劑，
[0030]0.1-1重量份的抗氧劑，
[0031]0.2-1.5重量份的加工助劑；
[0032]2)將第一中間產(chǎn)物經(jīng)喂料器送入雙螺桿擠出機中，并在雙螺桿擠出機的輔助加料口中加入經(jīng)偶聯(lián)劑處理過的30-50重量份的無機填料，共混擠出以制成第二中間產(chǎn)物；
[0033]3)將第二中間產(chǎn)物拉條、冷卻、切粒、干燥處理，得到所述的無鹵阻燃聚苯硫醚復(fù)合材料。
[0034]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，所述無機填料為玻璃纖維、玻璃微珠、滑石粉和碳酸鈣中的一種或多種。在本發(fā)明的一個最優(yōu)選的實施方式中，所述無機填料為玻璃纖維。
[0035]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，在步驟I)之前先干燥聚苯硫醚樹脂，所述干燥優(yōu)選為在120°C _140°C下鼓風(fēng)干燥2-4小時。
[0036]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，步驟I)中所述混合均勻為在高攪機中攪拌混合均勻。
[0037]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，步驟2)所述的喂料器轉(zhuǎn)速為150-250rpm。
[0038]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，步驟2)所述的雙螺桿擠出機的溫度在250-300°C之間。本發(fā)明步驟2)所述的雙螺桿擠出機的溫度在雙螺桿擠出機存在多段的情況下為雙螺桿擠出機所有段或部分的溫度，即雙螺桿擠出機的每一段的溫度可以相同或不同，但雙螺桿擠出機的每一段的溫度均在250-300°C的范圍內(nèi)。
[0039]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，步驟2)所述的雙螺桿擠出機的轉(zhuǎn)速為250-400rpmo
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