本發(fā)明涉及高分子材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種高強(qiáng)度高韌性聚苯硫醚復(fù)合材料及其制備方法。該聚苯硫醚復(fù)合材料適用于制備框架帳篷支架用底腳通、護(hù)套。
背景技術(shù)：
：聚苯硫醚(PPS)又稱聚苯撐硫、聚次苯基硫醚，其分子結(jié)構(gòu)為苯環(huán)在對位上與硫原子交替連接，分子鏈有著很大的剛性及規(guī)整性，因而聚苯硫醚為結(jié)晶聚合物，結(jié)晶度最高可達(dá)70%，具有較高的強(qiáng)度、模量及良好的制品尺寸穩(wěn)定性，蠕變小，有極高的耐疲勞性，良好的阻燃性，吸濕性小，在高溫、高濕條件下不變形，耐溶劑和化學(xué)腐蝕性好。聚苯硫醚可用多種加工方法(注塑、擠出、模壓等)進(jìn)行成型加工，在電子、汽車、精密儀器、化工及航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。由于聚苯硫醚剛性分子鏈結(jié)構(gòu)幾何對稱性好、高度的線性，PPS可以很容易地進(jìn)行快速結(jié)晶，具有較高的結(jié)晶度，使得未經(jīng)改性的聚苯硫醚材料脆性比較大，機(jī)械性能較差，限制了其作為結(jié)構(gòu)部件的應(yīng)用。通常采用玻璃纖維或無機(jī)礦物填料來改性聚苯硫醚以獲得更高的強(qiáng)度，但對材料沖擊韌性的提高作用不大。傳統(tǒng)的橡膠彈性體增韌，由于橡膠與PPS基體之間粘接性差，增韌效果也不明顯，還會(huì)導(dǎo)致剛性的下降。選擇并制備合適的相容劑以增加界面粘接是PPS增韌改性的關(guān)鍵所在。中國專利CN104231628A采用交聯(lián)型聚苯硫醚為基體，短切玻璃纖維為增強(qiáng)相，無規(guī)乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯-丙烯酸酯共聚物為增韌相容劑，制備了聚苯硫醚增強(qiáng)增韌復(fù)合材料。由于交聯(lián)型PPS韌性較線型PPS差，因此制備的復(fù)合材料增韌效果有限，而且交聯(lián)型PPS顏色呈深褐色，其應(yīng)用受到限制。中國專利CN104072991A采用具有較高強(qiáng)度的尼龍（PA）與聚苯硫醚制備了PPS/PA合金材料，通過加入相容劑及異氰酸酯化學(xué)處理劑，提高了合金材料的沖擊強(qiáng)度，但未涉及玻纖增強(qiáng)改性。中國專利CN103525088A通過添加相容劑，制備了玻璃纖維增強(qiáng)PPO/PA合金材料，但增韌效果仍需提高?？蚣軒づ裨趹敉馐褂眠^程中，其環(huán)境適應(yīng)性（經(jīng)受雨、雪，抗風(fēng)力，耐高、低溫）要求高，對作為結(jié)構(gòu)受力件使用的支架用底腳通、護(hù)套提出了更為苛刻的性能要求。聚苯硫醚材料吸水率低，環(huán)境溫度及濕度變化對其性能的影響小，具備作為原料制備框架帳篷支架用底腳通、護(hù)套的基礎(chǔ)，但必須解決聚苯硫醚材料韌性低，耐開裂性差的自身弱點(diǎn)。因此要求開發(fā)出具有高強(qiáng)度高韌性的聚苯硫醚復(fù)合材料。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，提供了一種高強(qiáng)度高韌性聚苯硫醚復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種高強(qiáng)度高韌性聚苯硫醚復(fù)合材料，包括聚苯硫醚樹脂和相容劑，其中，還包括超韌尼龍、玻璃纖維、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和潤滑劑，所述的超韌尼龍對聚苯硫醚樹脂進(jìn)行合金化增韌；采用兩種不同單絲直徑的玻璃纖維復(fù)配對PPS/PA合金體系增強(qiáng)。所述的高強(qiáng)度高韌性聚苯硫醚復(fù)合材料，其特征在于，按照重量比包括如下原料：聚苯硫醚樹脂：5-50％，超韌尼龍：5-50%，玻璃纖維：30-45％，相容劑5-20％，抗氧劑：0.1-1％，光穩(wěn)定劑0.1-1%，潤滑劑0.1-1%。優(yōu)選，所述聚苯硫醚樹脂的重均分子量為35000-55000。優(yōu)選，所述超韌尼龍為自超韌尼龍6或超韌尼龍66，其缺口懸臂梁沖擊強(qiáng)度要大于500J/m。優(yōu)選，所述玻璃纖維為無堿連續(xù)玻璃纖維，所述的無堿連續(xù)玻璃纖維由單絲直徑分別為13μm與17μm的兩種玻璃纖維的復(fù)配使用。優(yōu)選，所述的相容劑為乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物，馬來酸酐-乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)(SMA)共聚物中的一種或一種以上的組合物。優(yōu)選，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑。優(yōu)選，所述光穩(wěn)定劑為高分子量的受阻胺類光穩(wěn)定劑。優(yōu)選，所述潤滑劑為硅酮、硬脂酸、硬脂酸季戊四醇酯、長鏈羧酸鹽一種或一種以上的組合物。高強(qiáng)度高韌性聚苯硫醚復(fù)合材料的制備方法，其中，包括如下步驟：。（1）將聚苯硫醚樹脂在120~130℃下干燥2~3小時(shí)；（2）將除玻璃纖維外的其余組分加入到高速混合機(jī)中分散混合；（3）將上一步的混合物取出，并在110~120℃下干燥1~2小時(shí)干燥；（4）將干燥好的聚苯硫醚樹脂與上一步干燥好的混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中，且將玻璃纖維通過位于擠出機(jī)中部加纖口引入擠出機(jī)中進(jìn)行混合；（5）熔融擠出，造粒，最后得到高強(qiáng)度高韌性聚苯硫醚復(fù)合材料。優(yōu)選，所述的擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)，所述的雙螺桿擠出機(jī)溫度控制為，一區(qū)溫度：180-200℃，二區(qū)溫度：280-300℃，三區(qū)溫度：280-300℃，四區(qū)溫度：280-300℃，五區(qū)溫度：280-300℃，六區(qū)溫度：280-300℃，七區(qū)溫度：280-300℃，八區(qū)溫度：280-300℃，九區(qū)溫度：280-300℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速：300-400轉(zhuǎn)/分鐘綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明易生產(chǎn)，成本低，且易使用推廣；2、本發(fā)明采用超韌尼龍對聚苯硫醚進(jìn)行合金化增韌，通過添加苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)共聚物作為相容劑，提高兩相間界面粘結(jié)強(qiáng)度，降低兩相間的界面張力，使得其沖擊強(qiáng)度大幅提高；3、本發(fā)明為了防止因增韌對而導(dǎo)致材料強(qiáng)度的降低，采用了兩種不同單絲直徑的玻璃纖維復(fù)配作為增強(qiáng)材料，苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)共聚物提高了玻璃纖維與樹脂基體的界面粘接，獲得較高的強(qiáng)度；4、本發(fā)明制備的聚苯硫醚復(fù)合材料具有高強(qiáng)度高韌性，可以作為受力結(jié)構(gòu)件材料使用，適合于制備框架帳篷支架用底腳通、護(hù)套。具體實(shí)施方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求和摘要)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。一種高強(qiáng)度高韌性聚苯硫醚復(fù)合材料，包括聚苯硫醚樹脂和相容劑，其中，還包括超韌尼龍、玻璃纖維、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和潤滑劑，所述的超韌尼龍對聚苯硫醚樹脂進(jìn)行合金化增韌；采用兩種不同單絲直徑的玻璃纖維復(fù)配對PPS/PA合金體系增強(qiáng)。所述的高強(qiáng)度高韌性聚苯硫醚復(fù)合材料，其特征在于，按照重量比包括如下原料：聚苯硫醚樹脂：5-50％，超韌尼龍：5-50%，玻璃纖維：30-45％，相容劑5-20％，抗氧劑：0.1-1％，光穩(wěn)定劑0.1-1%，潤滑劑0.1-1%。具體的，聚苯硫醚樹脂的重均分子量為35000-55000。具體的，所述超韌尼龍為自超韌尼龍6或超韌尼龍66，其缺口懸臂梁沖擊強(qiáng)度要大于500J/m，所述的超韌尼龍為美國杜邦公司超韌尼龍66，牌號(hào)為ST801。具體的，所述玻璃纖維為無堿連續(xù)玻璃纖維，所述的無堿連續(xù)玻璃纖維，是由中國巨石集團(tuán)生產(chǎn)的，牌號(hào)分別為ER13-2000-988A，其單絲直徑為13μm，ER17-2000-988A，其單絲直徑為17μm。具體的，所述的相容劑為乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物，馬來酸酐-乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)(SMA)共聚物中的一種或一種以上的組合物；所述相容劑為上海華雯新材料有限公司,牌號(hào)為SMA700。具體的，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑，選用抗氧劑1010。具體的，所述光穩(wěn)定劑為高分子量的受阻胺類光穩(wěn)定劑，選用巴斯夫公司的UV622。具體的，所述潤滑劑為硅酮、硬脂酸、硬脂酸季戊四醇酯、長鏈羧酸鹽一種或一種以上的組合物，優(yōu)選用硅酮。一種高強(qiáng)度高韌性聚苯硫醚復(fù)合材料的制備方法，其中，包括如下步驟：。（1）將聚苯硫醚樹脂在120~130℃下干燥2~3小時(shí)；（2）將除玻璃纖維外的其余組分加入到高速混合機(jī)中分散混合；（3）將上一步的混合物取出，并在110~120℃下干燥1~2小時(shí)干燥；（4）將干燥好的聚苯硫醚樹脂與上一步干燥好的混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中，且將玻璃纖維通過位于擠出機(jī)中部加纖口引入擠出機(jī)中進(jìn)行混合；（5）熔融擠出，造粒，最后得到高強(qiáng)度高韌性聚苯硫醚復(fù)合材料。其中，高速混合機(jī)的物料攪拌轉(zhuǎn)速為300-500轉(zhuǎn)/分鐘，混合時(shí)間為3-5分鐘。高強(qiáng)度高韌性聚苯硫醚復(fù)合材料的制備采用南京誠盟機(jī)械有限公司生產(chǎn)的52雙螺桿擠出機(jī)。溫度控制為，一區(qū)溫度：180-200℃，二區(qū)溫度：280-300℃，三區(qū)溫度：280-300℃，四區(qū)溫度：280-300℃，五區(qū)溫度：280-300℃，六區(qū)溫度：280-300℃，七區(qū)溫度：280-300℃，八區(qū)溫度：280-300℃，九區(qū)溫度：280-300℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速：300-400轉(zhuǎn)/分鐘。各對比例和實(shí)施例制備的復(fù)合物按標(biāo)準(zhǔn)尺寸注塑成測試用的標(biāo)準(zhǔn)樣條，其相關(guān)性能參照如下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。缺口沖擊強(qiáng)度按GB/T1043標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試；拉伸性能測試按GB/T1040標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試；彎曲性能測試按GB/T9341標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。對比例1，聚苯硫醚復(fù)合材料，按照重量比包括如下表一原料及其測試參數(shù)：表一組分重量（%）聚苯硫醚樹脂40超韌尼龍-ST80115相容劑-SMA7005玻璃纖維ER13-2000-988A40玻璃纖維ER17-2000-988A-抗氧劑10100.2光穩(wěn)定劑UV6220.2潤滑劑-硅酮0.2物理性能性能參數(shù)缺口Izod沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）18.5拉伸強(qiáng)度（MPa）172彎曲強(qiáng)度（MPa）231彎曲模量（MPa）10525對比例2，聚苯硫醚復(fù)合材料，按照重量比包括如下表二原料及其測試參數(shù)：表二組分重量（%）聚苯硫醚樹脂40超韌尼龍-ST80115相容劑-SMA7005玻璃纖維ER13-2000-988A-玻璃纖維ER17-2000-988A40抗氧劑10100.2光穩(wěn)定劑UV6220.2潤滑劑-硅酮0.2物理性能性能參數(shù)缺口Izod沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）15.5拉伸強(qiáng)度（MPa）175彎曲強(qiáng)度（MPa）235彎曲模量（MPa）10850對比例3，聚苯硫醚復(fù)合材料，按照重量比包括如下表三原料及其測試參數(shù)：表三組分重量（%）聚苯硫醚樹脂45超韌尼龍-ST80115相容劑-SMA700-玻璃纖維ER13-2000-988A20玻璃纖維ER17-2000-988A20抗氧劑10100.2光穩(wěn)定劑UV6220.2潤滑劑-硅酮0.2物理性能性能參數(shù)缺口Izod沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）11.5拉伸強(qiáng)度（MPa）135彎曲強(qiáng)度（MPa）215彎曲模量（MPa）9550實(shí)施例1，一種高強(qiáng)度高韌性聚苯硫醚復(fù)合材料，按照重量比包括如下表四的原料及其測試參數(shù)表四組分重量（%）聚苯硫醚樹脂50超韌尼龍-ST8015相容劑-SMA7005玻璃纖維ER13-2000-988A20玻璃纖維ER17-2000-988A20抗氧劑10100.2光穩(wěn)定劑UV6220.2潤滑劑-硅酮0.2物理性能性能參數(shù)缺口Izod沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）13.8拉伸強(qiáng)度（MPa）192彎曲強(qiáng)度（MPa）255彎曲模量（MPa）12500實(shí)施例2，一種高強(qiáng)度高韌性聚苯硫醚復(fù)合材料，按照重量比包括如下表五的原料及其測試參數(shù)表五組分重量（%）聚苯硫醚樹脂45超韌尼龍-ST80110相容劑-SMA7005玻璃纖維ER13-2000-988A20玻璃纖維ER17-2000-988A20抗氧劑10100.2光穩(wěn)定劑UV6220.2潤滑劑-硅酮0.2物理性能性能參數(shù)缺口Izod沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）17.8拉伸強(qiáng)度（MPa）187彎曲強(qiáng)度（MPa）248彎曲模量（MPa）12100實(shí)施例3，一種高強(qiáng)度高韌性聚苯硫醚復(fù)合材料，按照重量比包括如下表六的原料及其測試參數(shù)表六組分重量（%）聚苯硫醚樹脂40超韌尼龍-ST80115相容劑-SMA7005玻璃纖維ER13-2000-988A20玻璃纖維ER17-2000-988A20抗氧劑10100.2光穩(wěn)定劑UV6220.2潤滑劑-硅酮0.2物理性能性能參數(shù)缺口Izod沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）21.3拉伸強(qiáng)度（MPa）182彎曲強(qiáng)度（MPa）245彎曲模量（MPa）11150實(shí)施例4，一種高強(qiáng)度高韌性聚苯硫醚復(fù)合材料，按照重量比包括如下表七的原料及其測試參數(shù)表七組分重量（%）聚苯硫醚樹脂30超韌尼龍-ST80120相容劑-SMA70010玻璃纖維ER13-2000-988A20玻璃纖維ER17-2000-988A20抗氧劑10100.2光穩(wěn)定劑UV6220.2潤滑劑-硅酮0.2物理性能性能參數(shù)缺口Izod沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）25.5拉伸強(qiáng)度（MPa）165彎曲強(qiáng)度（MPa）210彎曲模量（MPa）10050綜上所述，從表一和表二中可以看出，對比例1、2的聚苯硫醚復(fù)合材料中僅玻璃纖維的單絲直徑有所差別，表明單絲直徑粗的體系（對比例2）比單絲直徑細(xì)的體系（對比例1）強(qiáng)度好，但韌性略差。而將兩者按1/1復(fù)配后（實(shí)施例3，表三所示）則獲得了強(qiáng)度、韌性同時(shí)提高的復(fù)合材料。從表三的對比例3中還可以看出，復(fù)合材料體系中不添加相容劑組份，即使采用單絲直徑有所差別的兩種玻璃纖維復(fù)配，其強(qiáng)度、韌性均較低。實(shí)施例1-4表明（表四—表七），隨著超韌尼龍含量的增加，復(fù)合材料體系，韌性增加明顯，但強(qiáng)度有所下降。顯然，實(shí)施例1-3的聚苯硫醚復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、高韌性的特征。即超韌尼龍66使聚苯硫醚復(fù)合材料具有較好的缺口沖擊強(qiáng)度，而兩種不同單絲直徑的玻璃纖維復(fù)配作為增強(qiáng)材料，在苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)共聚物增容作用下，聚苯硫醚復(fù)合材料獲得較高的強(qiáng)度。以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。當(dāng)前第1頁1 2 3