CN103421297A - 一种聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，公开了一种聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料及其制备方法。该合金材料由包含以下重量份的组分制成：聚苯醚20~45份，聚苯乙烯25~40份，玻璃纤维10~30份，无机填料10~30份，偶联剂0.3~1份，光稳剂0.1~0.3份，润滑剂0.2~0.8份，抗氧剂0.2~0.5份，相容剂1~8份。制备方法如下：称取20~45份聚苯醚、25~40份聚苯乙烯、10~30份玻璃纤维、10~30份无机填料、0.3~1份偶联剂、0.1~0.3份光稳剂、0.2~0.8份润滑剂、0.2~0.5份抗氧剂和1~8份相容剂，经高混机高速混匀后，将混合料倒入螺杆挤出机中，经螺杆挤出机拉条切粒得到产品。本发明所得产品具有挤出性能优良，热膨胀系数值低的特点，可用于挤出型材，降低成本，节约能源，实现以塑代铝的目的。

Description

一种聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种低热膨胀系数聚苯醚/聚苯乙烯（PPO/PS）共混合金材料及其制备方法。

背景技术

聚苯醚(PPO)是一种性能优异的热塑性工程塑料，由于具有如下优点：(1)优良的物理、力学性能；(2)优良的耐热性能。玻璃化转变温度(Tg)在热塑性塑料中最高，约210℃，熔点约260℃，它可在160~190℃范围内连续工作；(3)优良的电性能。其介电常数和介电损耗角正切是工程塑料中最小的，几乎不受温度、湿度及频率的影响；(4)难燃，有自熄性。其氧指数为29%，阻燃性良好；(5)优良的耐酸碱性、耐应力松弛和耐疲劳性能以及良好的尺寸稳定性。其中高抗蠕变性能则是其最突出的特点，因此PPO特别适合制作承受长期载荷的工业用结构件。但PPO也有一些缺点，如耐溶剂性差、制品容易发生应力开裂、缺口冲击强度低等；另外一个致命的缺点是流动性差，成型加工困难，由于PPO分子链刚性较大，熔体粘度高，这影响了PPO的推广应用。

PS和PPO的共混，大大改善了PPO的加工性能，同时由于两者相容性较好，合金具有很好的力学性能和物性，被广泛使用。然而随着社会的发展，塑料制品不再仅仅作为单一制件使用，往往被用来作为零部件与其他如陶瓷、金属器件、玻璃材质的结构部件装配使用。但是塑料材料自身较大的热膨胀系数（大多在10^-4数量级）的缺点，在一定程度上限制了其应有，尤其是在与其他如陶瓷、金属器件、玻璃等热膨胀系数较低的材料装配使用时易于在装配处产生间隙影响产品美观甚至带来安全隐患。因此降低塑料材料的热膨胀系数具有重要的意义。

发明内容

针对PPO/PS合金存在的热膨胀系数高、耐光性差等缺陷，本发明的目的是提供一种可用于挤出成型的低热膨胀系数聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，该材料具有挤出产品性能优良、尺寸稳定，热膨胀系数与铝合金（1.881×10^-5~2.360×10^-5K^-1）相当等优点。

本发明的另一个目的是提供一种上述聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料的制备方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，该合金材料由包含以下重量份的组分制成：

所述的聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯。

所述的玻璃纤维的直径为6-18μm，优选8-12μm，选自长玻璃纤维或短切玻璃纤维中的一种或一种以上。

所述的无机填料选自滑石粉、云母、金云母、绿泥石、蒙脱土、玻璃薄片、多水高岭土或页硅酸盐中的一种或一种以上。

所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷（硅烷偶联剂KH-550）。

所述的光稳定剂为多-{[6-[(1,1,3,3-四丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四基)-氨基]-亚己基-[4-(2,2,6,6-四基)-亚氨基]}（受阻胺类光稳定剂944）。

所述的润滑剂选自硬脂酸钙、硅酮、石蜡或硬脂酸锌中的一种或一种以上。

所述的抗氧剂选自四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）或三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯（抗氧剂168）中的一种或一种以上。

所述的相容剂选自聚苯醚接枝马来酸酐（PPO-g-MAH）或苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA）中的一种或一种以上。

本发明还提供了一种上述聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

称取20~45份聚苯醚、25~40份聚苯乙烯、10~30份玻璃纤维、10~30份无机填料、0.3~1份偶联剂、0.1~0.3份光稳剂、0.2~0.8份润滑剂、0.2~0.5份抗氧剂和1~8份相容剂，经高混机高速混匀后，将混合料倒入螺杆挤出机中，经螺杆挤出机拉条切粒得到产品。

所述的高混机转速为800~1000rpm，混合温度为40~80℃，混合时间为3~10min。

所述的螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，各区的温度为240~290℃。

本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1、本发明提供了一种具有低热膨胀系数的挤出用PPO/PS合金材料及其制备方法；挤出产品性能优良、尺寸稳定，热膨胀系数与铝合金（1.881×10^-5~2.360×10^-5K^-1）相当，在与其他如陶瓷、金属器件、玻璃材质的结构部件装配使用时装配使用时间隙小，能更好的满足应用需求。

2、本发明所得产品具有挤出性能优良，热膨胀系数值低的特点，可用于挤出型材，降低成本，节约能源，实现以塑代铝的目的。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明。

以下实施例中，样品的热膨胀系数的测试方法/标准为：ASTM E831，其中，测试的温度区间为-30℃~80℃

实施例1

（1）按下列重量份称取各组分原料：

（2）将上述原料经高混机高速混匀，其高混机速度为800-1000rmp，混合温度为40℃，混合10min；将混合物料经双螺杆挤出机，控制各区的温度在250-280℃，拉条切粒即可得到产品，该产品的热膨胀系数见表1。

实施例2

（1）按下列重量份称取各组分原料：

（2）将上述原料经高混机高速混匀，控制高混机速度为800-1000rmp，混合温度为80℃，混合3min；将混合物料经双螺杆挤出机，各区的温度都是控制温度在240-265℃，挤出机拉条切粒即可得到产品，该产品的热膨胀系数见表1。

实施例3

（1）按下列重量份称取各组分原料：

（2）将上述原料经高混机高速混匀，其高混机速度为800-1000rmp，混合温度为60℃，混合6min；将混合物料经双螺杆挤出机，各区的温度都是控制温度在250-290℃，拉条切粒即可得到产品，该产品的热膨胀系数见表1。

实施例4

（1）按下列重量份称取各组分原料：

（2）将上述原料经高混机高速混匀，其高混机速度为800-1000rmp，混合温度为60℃，混合5min；将混合物料经双螺杆挤出机，各区的温度都是控制温度在240-275℃，拉条切粒即可得到产品，该产品的热膨胀系数见表1。

实施例5

（1）按下列重量份称取各组分原料：

（2）将上述原料经高混机高速混匀，控制高混机速度为800-1000rmp，混合温度为60℃，混合6min；将混合物料经双螺杆挤出机，各区的温度都是在控制温度在260-290℃，拉条切粒即可得到产品，该产品的热膨胀系数见表1。

实施例6

（1）按下列重量份称取各组分原料：

（2）将上述原料经高混机高速混匀，其高混机速度为800-1000rmp，混合温度为40℃，混合5min；将混合物料经单螺杆挤出机，各区的温度都是在控制温度在250-270℃，拉条切粒即可得到产品，该产品的热膨胀系数见表1。

表1

实施例	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							热膨胀系数（×10-5K-1）	1.97	1.82	2.41	2.30	2.14	2.05

由表1可知本发明产品性能无论强度还是韧性都足以满足挤出型材的使用要求，同时其材料有较低的热膨胀系数，成本较金属型材低很多，密度也较低，可以极大的降低成本，节约能源，实现以塑代铝的目的，在一些场合替代铝型材使用。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，其特征在于：该合金材料由包含以下重量份的组分制成：

2.根据权利要求1所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，其特征在于：所述的聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯。

3.根据权利要求1所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，其特征在于：所述的玻璃纤维的直径为6-18μm，优选8-12μm，选自长玻璃纤维或短切玻璃纤维中的一种或一种以上。

4.根据权利要求1所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，其特征在于：所述的无机填料选自滑石粉、云母、金云母、绿泥石、蒙脱土、玻璃薄片、多水高岭土或页硅酸盐中的一种或一种以上。

5.根据权利要求1所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，其特征在于：所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

6.根据权利要求1所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，其特征在于：所述的光稳定剂为多-{[6-[(1,1,3,3-四丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四基)-氨基]-亚己基-[4-(2,2,6,6-四基)-亚氨基]}。

7.根据权利要求1所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，其特征在于：所述的润滑剂选自硬脂酸钙、硅酮、石蜡或硬脂酸锌中的一种或一种以上。

8.根据权利要求1所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，其特征在于：所述的抗氧剂选自四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯或三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯中的一种或一种以上；

所述的相容剂选自聚苯醚接枝马来酸酐或苯乙烯-马来酸酐共聚物中的一种或一种以上。

9.权利要求1至8任一所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

称取20~45份聚苯醚、25~40份聚苯乙烯、10~30份玻璃纤维、10~30份无机填料、0.3~1份偶联剂、0.1~0.3份光稳剂、0.2~0.8份润滑剂、0.2~0.5份抗氧剂和1~8份相容剂，经高混机高速混匀后，将混合料倒入螺杆挤出机中，经螺杆挤出机拉条切粒得到产品。

10.根据权利要求9所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料的制备方法，其特征在于：所述的高混机转速为800~1000rpm，混合温度为40~80℃，混合时间为3~10min；

所述的螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，各区的温度为240~290℃。