CN103772986A - 一种耐磨自润滑改性聚苯硫醚材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种聚苯硫醚复合材料及其制备方法。该复合材料由包含以下重量份的组分制成：聚苯硫醚45-55份，耐磨剂5-10份，润滑剂0.5-1份，抗氧剂0.2-0.4份，偶联剂0.6-1份，玻纤35-45份。制备方法如下：将聚苯硫醚45-55份，耐磨剂5-10份，润滑剂0.5-1份，抗氧剂0.2-0.4份，偶联剂0.6-1份，玻纤35-45份，经高混机高速混匀后，将混合料倒入螺杆挤出机，经螺杆挤出机拉条切粒得到产品。本发明的材料具有高强度、自润滑耐磨性能，可作为齿轮，轴承等制品使用。

Description

一种耐磨自润滑改性聚苯硫醚材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，涉及一种改性聚苯硫醚材料及其制备方法。
背景技术
聚苯硫醚（PPS）是一种综合性能优异的特种工程塑料。PPS具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃性能，均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性以及优良的电性能等特点，被广泛用作结构性高分子材料，通过填充、改性后广泛用作特种工程塑料。同时，PPS还可制成各种功能性的薄膜、涂层和复合材料，在电子电器、航空航天、汽车运输、机械及化工等领域获得成功应用。
在目前轻量化进程中，“以塑代钢，以塑代铝”成为发展必然。聚苯硫醚具有较好的强度，但在某些要求超高强度的材料应用行业其仍不能满足要求，这时就需要更高强度的材料来满足其要求，同时在航天航空，石油化工领域等领域作为轴承或齿轮使用时，要求其要有很好的自润滑耐磨性能，保证与其他部件结合性，从而保证设备正常运转，及使用过程中的摩擦损坏小。
发明内容
本发明的目的在于为克服上述现有技术存在的问题，提供一种耐磨自润滑改性聚苯硫醚材料，该材料具有高轻度，自润滑性，摩擦系数小，尺寸稳定，使用过程中摩擦损坏小等优点。同时加入低成本的玻璃纤维，使其成本得到很大程度的降低，使其适用范围得到更大的扩展，可作为齿轮，轴承等制品使用。
本发明的另一个目的是提供一种上述耐磨自润滑改性聚苯硫醚材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种改性聚苯硫醚材料，该材料由包含以下重量份的组分制成：
Figure BDA00002269284500011
Figure BDA00002269284500021
所述的耐磨剂选自二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯或超高分子量聚硅氧烷中的一种。
所述的二硫化钼为1000目-2500目。
所述的石墨为1000目-2500目。
所述的超高分子量聚硅氧烷分子量大于10万。
所述的玻璃纤维为连续玻璃纤维，直径为10-15μm，优选为10-12μm。
所述的润滑剂选自硬脂醇、硅酮或硬脂酸钙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）或受阻酚稳定剂于加工稳定剂亚磷酸酯复配抗氧剂（抗氧剂P262）中的一种或一种以上。
所述的偶联剂选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）或γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷（KH-560）中的一种或一种以上。
一种上述聚苯硫醚复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）按上述配比称取各组分原料，将45-55份聚苯硫醚，5-10份耐磨剂，35-45份玻璃纤维，0.5-1份润滑剂，0.2-0.4份抗氧剂，0.6-1份偶联剂，经高混机高速混合均匀；
（2）将步骤（1）混合均匀的物料倒入螺杆挤出机，经螺杆挤出机拉条切粒得到产品。
所述的步骤（1）中高混机的转速为800-1000rpm，混合温度为40-60℃，混合时间为5-10min。
所述的步骤（2）中螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，挤出温度为280-310℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的所制备的耐磨自润滑聚苯硫醚材料，具有很高的强度，具有很好的自润滑耐磨性能，保证与其他部件结合性。从而保证设备正常运转，及使用过程中的摩擦损坏小。同时作为特种工程塑料，该材料具有耐酸碱、耐腐蚀性能，使用寿命长的等优点，可作为齿轮，轴承等制品使用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
以下实施例中，对产品的测试标准都是按照ASTM标准测试。
实施例1
（1）称取以下重量份的原料：45份聚苯硫醚，45份连续玻璃纤维（直径为12μm），1份硅酮，0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂1076，0.6份偶联剂KH-570，10份耐磨剂石墨（1000目），控制高混机速度为1000rmp，温度为40℃，混合10min，将上述原料经高混机高速混匀；
（2）控制挤出机温度在295-310℃，将混合物料经双螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品，产品相关性能测试见表1。
实施例2
（1）称取以下重量份的原料：50份聚苯硫醚，40份连续玻璃纤维（直径为10μm），1份硬脂酸钙，0.1份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂1076，0.7份偶联剂KH-570，10份耐磨剂超高分子量聚硅氧烷（分子量大于10万），控制高混机速度为800rmp，温度为60℃，混合5min，将上述原料经高混机高速混匀；
（2）控制挤出机温度在285-300℃，将混合物料经双螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品，产品相关性能测试见表1。
实施例3
（1）称取以下重量份的原料：55份聚苯硫醚，35份连续玻璃纤维（直径为12μm），0.5份硬脂醇，0.2份抗氧剂P262，0.8份偶联剂KH-570，8份耐磨剂二硫化钼（1000目），控制高混机速度为950rmp，温度为40℃，混合10min，将上述原料经高混机高速混匀；
（2）控制挤出机温度在285-310℃，将混合物料经双螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品，产品相关性能测试见表1。
实施例4
（1）称取以下重量份的原料：45份聚苯硫醚，45份连续玻璃纤维（直径为15μm），0.5份硅酮，0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂1076，1份偶联剂KH-560，5份耐磨剂石墨（2500目），控制高混机速度为1000rmp，温度为60℃，混合5min，将上述原料经高混机高速混匀；
（2）控制挤出机温度在290-310℃，将混合物料经双螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品，产品相关性能测试见表1。
实施例5
（1）称取以下重量份的原料：50份聚苯硫醚，40份连续玻璃纤维（直径为13μm），0.8份硅酮，0.4份抗氧剂1076，0.9份偶联剂KH-560，10份聚四氟乙烯（分子量大于10万），控制高混机速度为860rmp，温度为50℃，混合10min将上述原料经高混机高速混匀；
（2）控制挤出机温度在290-310℃，将混合物料经单螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品。
实施例6
（1）称取以下重量份的原料：45份聚苯硫醚，45份连续玻璃纤维（直径为10μm），1份硬脂醇，0.3份抗氧剂1076，1份偶联剂KH-560，10份石墨（2000目），控制高混机速度为920rmp，温度为60℃，混合5min，将上述原料经高混机高速混匀；
（2）控制挤出机温度在285-290℃，将混合物料经双螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品，产品相关性能测试见表1。
实施例7
（1）称取以下重量份的原料：50份聚苯硫醚，40份连续玻璃纤维（直径为12μm），1份硬脂醇，0.1份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂1076，0.8份偶联剂KH-560，5份聚四氟乙烯，控制高混机速度为830rmp，温度为55℃，混合8min，将上述原料经高混机高速混匀；
（2）控制挤出机温度在290-310℃，将混合物料经双螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品，产品相关性能测试见表1。
实施例8
（1）称取以下重量份的原料：45份聚苯硫醚，45份连续玻璃纤维（直径为12μm），0.5份硬脂醇，0.3份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂1076，0.7份偶联剂KH-570，8份二硫化钼（2500目）；控制高混机速度为985rmp，温度为50℃，混合10min，将上述原料经高混机高速混匀；
（2）控制挤出机温度在280-300℃，将混合物料经双螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品。
表1
Figure BDA00002269284500041
Figure BDA00002269284500051
通过表1，可知本发明以玻纤增强聚苯硫醚，使本身具有较高强度的聚苯硫醚得到更高的强度提升，满足那些需要超高强度但不需要较好韧性的材料应用的要求。在某些行业中要求其不但要具有很高的强度同时也要具有自润滑耐磨性能，例如作为齿轮及轴承使用时。这时需要对其进行改性，通过加入耐磨剂降低其本身的摩擦系数，改善其耐磨性能，从而满足其实际使用要求。
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)

1.一种改性聚苯硫醚材料，其特征在于：该材料由包含以下重量份的组分制成：
2.根据权利要求1所述的改性聚苯硫醚材料，其特征在于：所述的耐磨剂选自二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯或超高分子量聚硅氧烷。
3.根据权利要求2所述的改性聚苯硫醚材料，其特征在于：所述的二硫化钼为1000目-2500目；
或所述的石墨为1000目-2500目；
或所述的超高分子量聚硅氧烷分子量大于10万。
4.根据权利要求1所述的改性聚苯硫醚材料，其特征在于：所述的玻璃纤维为连续玻璃纤维，直径为10-15μm，优选为10-12μm。
5.根据权利要求1所述的改性聚苯硫醚材料，其特征在于：所述的润滑剂选自硬脂醇、硅酮或硬脂酸钙中的一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述的改性聚苯硫醚材料，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受阻酚稳定剂于加工稳定剂亚磷酸酯复配抗氧剂中的一种或一种以上。
7.根据权利要求1所述的改性聚苯硫醚材料，其特征在于：所述的偶联剂选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或一种以上。
8.一种上述权利要求1-7中任一所述的改性聚苯硫醚材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）按权利要求1所述的配比称取各组分原料，将45-55份聚苯硫醚，5-10份耐磨剂，35-45份玻璃纤维，0.5-1份润滑剂，0.2-0.4份抗氧剂，0.6-1份偶联剂，经高混机高速混合均匀；
（2）将步骤（1）混合均匀的物料倒入螺杆挤出机，经螺杆挤出机拉条切粒得到产品。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（1）中高混机的转速为800-1000rpm，混合温度为40-60℃，混合时间为5-10min。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（2）中螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，挤出温度为280-310℃。
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