CN104046026A

CN104046026A - 聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN104046026A
Application number: CN201410313099.0A
Authority: CN
Inventors: 林显达; 周家鋆; 周禺; 林良云
Original assignee: GUANGZHOU GAOBAER PLASTIC Co Ltd
Current assignee: GUANGZHOU GAOBAER PLASTIC Co Ltd
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2014-09-17

Abstract

本发明公开一种聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料，含有聚苯硫醚、聚氨酯、玻璃纤维、硅灰石纤维和助剂，助剂含有相容剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和炭黑。还公开一种制备聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料的方法，包括如下步骤：(1)将聚苯硫醚、聚氨酯、玻璃纤维和硅灰石纤维，以及相容剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和炭黑搅拌混合，得到混合料；(2)将所述混合料加入挤出机，挤出条状复合材料。本发明的聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料具有既有高强度、低蠕度、流动性好、易于加工等特点，有具有高韧性、低密度、介电常数小、漏电起痕指数高等特点。

Description

聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，特别涉及聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料及其制备方法。

背景技术

聚苯硫醚树脂(英文简称：PPS)是一种高刚性、耐高温的极性树脂，通常用它加入玻璃纤维制成的复合材料具有耐温、强度大、电性能优秀、耐磨等优点，在工业生产中已广泛使用。在多年的使用过程中，我们发现在制造某些部件时，PPS有比较明显的缺点，但又不能用其它材料代替，因为其它材料耐温不够，比如做某些薄壁制品时，由于韧性不够发生断裂，某些特殊用途的电子元件由于介电常数较大，在高电压存在的情况下发生短路，在高温度的条件下发生漏电。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料，可以解决上述现有技术问题。

本发明的另一个目的是提供上述聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料的制备方法，以解决上述现有技术问题中的至少一个。

根据本发明的一个方面，提供了一种聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料，含有聚苯硫醚、聚氨酯、玻璃纤维、硅灰石纤维和助剂，助剂含有相容剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和炭黑。

本发明的聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料具有既有高强度、低蠕度、流动性好、易于加工等特点，有具有高韧性、低密度、介电常数小、漏电起痕指数高等特点。聚氨酯的加入可以提高该复合材料的韧性。硅灰石纤维的加入可以提高该复合材料的电性能。炭黑的加入既可以给材料染色，也可以提高该复合材料的流动性。

聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯(英文简称：PU)，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨酯是一种韧性、弹性非常好的材料，在日常生活中最常见的是：婴儿奶嘴、汽车密封条、弹力胶等等。本发明通过加入PU可以明显改善PPS的脆性，通常，未加入PU的PPS/玻璃纤维复合材料的缺口冲击强度为5～7千焦/平方米，加入PU后测出的缺口冲击强度为8-10千焦/平方米。而且，PPS/玻璃纤维复合材料加入PU后并不会改变其耐温性能和弯曲强度以致影响其正常使用。

硅灰石，成分Ca₃(S_i3O₉)，是一种可大量供应的白色纯洁的矿物，它具有优良的化学耐受性，呈针状，通常称作硅灰石纤维。针状结构可以使其硅灰石纤维具有填料中最好的电性能和热性能，同时也能达到高强度和高韧性。在生产过程中加入偶联剂处理后，更可提高硅灰石纤维的耐水性。这些优良的性能可以使PPS复合材料的介电常数降低、漏电起痕指数升高。目前常见的玻璃纤维增强聚苯硫醚复合材料的介电常数为3.5，本聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料的介电常数为2.5～2.7。目前常见的玻璃纤维增强聚苯硫醚复合材料的漏电起痕指数为200伏，本聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料的漏电起痕指数可达250～300伏。

炭黑的作用有三点：1、染色；2、增强；3、减少高分子的卷曲。在PPS/玻璃纤维复合材料中加入炭黑可以达到提高流动性的效果，这种润滑称为内润滑，可以减少高分子材料之间的摩擦力。

在一些实施方式中，相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃或丙烯酸接枝聚丙烯。马来酸酐接枝聚烯烃或丙烯酸接枝聚丙烯可以使聚苯硫醚和聚氨酯这两种高分子材料的末端基团活化，不产生排斥作用，形成一个整体。

在一些实施方式中，相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚丙烯。

在一些实施方式中，抗氧剂为羟基苯基丙烯酸酯或羟基苯甲基丙烯酸酯。这两种抗氧剂可以阻碍高分子材料在热加工过程中的氧化反应，防止高分子材料的性能变差。

在一些实施方式中，偶联剂为γ—氨丙基三乙氧基硅烷。这种偶联剂可以对玻璃纤维、硅灰石纤维进行表面处理，增大其与高分子材料的粘结力。

在一些实施方式中，润滑剂为硬脂酸或聚乙烯蜡。由此，可以降低高分子材料熔融状态的流动粘度，便于加工。

在一些实施方式中，以重量份数计，其中聚苯硫醚35～45、聚氨酯15～30、玻璃纤维20～40、硅灰石纤维10～20、助剂2.4。优点是制成的材料既有高强度、低蠕度、流动性好、易于加工等特点，有具有高韧性、低密度、介电常数小、漏电起痕指数高等特点。

在一些实施方式中，以重量份数计，其中相容剂1、抗氧剂0.3、偶联剂0.3、润滑剂0.4、炭黑0.4。优点是增大几种材料的结合力、增加强度，方便加工。

本发明还提供了一种聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将聚苯硫醚、聚氨酯、玻璃纤维和硅灰石纤维，以及相容剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和炭黑搅拌混合，得到混合料；(2)将混合料加入挤出机，挤出条状复合材料。本聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料的制备方法制备工艺简单，所制备出的聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料性能稳定。

在一些实施方式中，聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料的制备方法，其中在步骤(1)将聚苯硫醚和聚氨酯，以及助剂通过高速搅拌混合分散后，再加入玻璃纤维和硅灰石纤维通过低速搅拌得到混合料。将聚苯硫醚和聚氨酯，以及助剂通过高速(3000转/分以上)搅拌混合分散可以使搅拌效率比较高，加入玻璃纤维和硅灰石纤维再低速(200转/分以下)搅拌可以避免在搅拌中玻璃纤维形成棉花团状不易分散的情况。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步说明，但保护范围不受这些实施例的限制。

实施例1：

首先，常温常压下将聚苯硫醚、聚氨酯，以及相容剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和炭黑通过高速搅拌混合均匀，搅拌速度约为3000转/分钟以上，搅拌时间约为3分钟。再将玻璃纤维和硅灰石纤维加入，通过低速搅拌分散均匀，搅拌速度约为200转/分钟以下，得到混合料。在本实施例中，以重量份数计，聚苯硫醚35、玻璃纤维40、聚氨酯30、硅灰石纤维10、助剂2.4。以重量份数计，相容剂1、抗氧剂0.3、偶联剂0.3、润滑剂0.4、炭黑0.4。

然后，将混合料加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的设定工艺条件为温度300～350℃，螺杆转速1100转/分钟。

最后，在双螺杆挤出机的出料口设置冷水槽，将挤出的条状复合材料在冷水槽中拉条切粒，切成5～6mm长的聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料颗粒。冷水槽里的水温低于40℃。将本复合材料制成颗粒便于材料储存，以及再次加工。

经测定，本实施例制备的聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料的缺口冲击强度为9千焦/平方米，弯曲模量为21500，拉伸强度为185兆帕，弯曲强度为210兆帕，热变形温度为258摄氏度，密度为1.72克/立方厘米，介电常数为2.5，漏电起痕指数为250伏。

两次搅拌时间都可以根据实际情况延长或缩短。在其它实施例中，也可以将聚苯硫醚、聚氨酯、玻璃纤维和硅灰石纤维，以及相容剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和炭黑一次性搅拌混合。

在本实施例中，相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯。在其它实施例中，相容剂也可以为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚丁烯等马来酸酐接枝聚烯烃类物质，还可以是丙烯酸接枝聚丙烯或丙烯酸接枝三元乙丙橡胶等。

在本实施例中，抗氧剂为羟基苯基丙烯酸酯。在其它实施例中，抗氧剂也可以为羟基苯甲基丙烯酸酯、亚烷基双酚或硫代双酚等。

在本实施例中，偶联剂为γ—氨丙基三乙氧基硅烷。在其它实施例中，偶联剂也可以为丙硫醇三甲基氧基硅烷或乙氧基三乙氧基硅烷等。

在本实施例中，润滑剂为硬脂酸。在其它实施例中，润滑剂也可以为脂肪酸单酰胺或聚乙烯蜡等。

表1是实施例1，以及在其它一些与实施例1相同的方法制备聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料的实施例中，聚苯硫醚、聚氨酯、玻璃纤维、硅灰石纤维和助剂的重量份数，以及所制备的聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料的缺口冲击强度、弯曲模量、拉伸强度、弯曲强度、热变形温度、密度、介电常数和漏电起痕指数。

在这些实施例中，以重量份数计，其中相容剂1、抗氧剂0.3、偶联剂0.3、润滑剂0.4、炭黑0.4；以重量份数计，其中聚苯硫醚35～45、聚氨酯15～30、玻璃纤维20～40、硅灰石纤维10～20、助剂2.4。

由表1中数据可见，本发明的聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料的缺口冲击强度、弯曲模量、拉伸强度、弯曲强度、热变形温度、密度、介电常数和漏电起痕指数都得到了改善。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料，其特征在于，含有聚苯硫醚、聚氨酯、玻璃纤维、硅灰石纤维和助剂，所述助剂含有相容剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和炭黑。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料，其中所述相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃或丙烯酸接枝聚丙烯。

3.根据权利要求2所述的聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料，其中相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚丙烯。

4.根据权利要求1所述的聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料，其中所述抗氧剂为羟基苯基丙烯酸酯或羟基苯甲基丙烯酸酯。

5.根据权利要求1所述的聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料，其中所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

6.根据权利要求1所述的聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料，其中所述润滑剂为硬脂酸或聚乙烯蜡。

7.根据权利要求1所述的聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料，以重量份数计，其中聚苯硫醚35～45、聚氨酯15～30、玻璃纤维20～40、硅灰石纤维10～20、助剂2.4。

8.根据权利要求1所述的聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料，以重量份数计，其中相容剂1、抗氧剂0.3、偶联剂0.3、润滑剂0.4、炭黑0.4。

9.制备如权利要求1～8任一项所述的聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料的方法，包括如下步骤：

(1)将聚苯硫醚、聚氨酯、玻璃纤维和硅灰石纤维，以及相容剂、抗氧剂、偶联剂、润滑剂和炭黑搅拌混合，得到混合料；

(2)将所述混合料加入挤出机，挤出条状复合材料。

10.根据权利要求9所述的聚氨酯共混改性聚苯硫醚复合材料的制备方法，其中在所述步骤(1)将聚苯硫醚和聚氨酯，以及助剂通过高速搅拌混合分散后，再加入玻璃纤维和硅灰石纤维通过低速搅拌得到混合料。