一種抗氧化抗彎的復(fù)合聚苯硫醚及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種工程塑料，特別是涉及一種抗氧 化抗彎的復(fù)合聚苯硫醚及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚苯硫醚全稱(chēng)為聚苯基硫醚，是分子主鏈中帶有苯硫基的熱塑性樹(shù)脂，是一種綜 合性能優(yōu)異的特種工程塑料。聚苯硫醚因具有優(yōu)良的耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、阻燃、均衡的 物理機(jī)械性能和極好的尺寸穩(wěn)定性以及優(yōu)良的電性能等特點(diǎn)，被廣泛用作結(jié)構(gòu)性高分子材 料，通過(guò)填充、改性后廣泛用作特種工程塑料。
[0003] 在油田開(kāi)發(fā)中后期，有桿栗抽油井由于井斜和高腐蝕產(chǎn)出液的影響，抽油井管桿 偏磨腐蝕問(wèn)題普遍存在。抽油桿的磨損主要是接箍磨損。對(duì)抽油桿磨損部位的統(tǒng)計(jì)表明， 抽油桿接箍磨損占抽油桿磨損的60~70%，即抽油桿接箍偏磨造成抽油桿柱斷脫是檢栗 作業(yè)的主要原因。現(xiàn)在解決的方法是在抽油桿接箍表面噴鍍一層抗磨防腐保護(hù)層，如：表面 鍍鉻接箍、表面鎳磷鍍接箍、表面鎳合金粉末噴焊接箍等，經(jīng)過(guò)表面處理的抽油桿接箍自身 具有較好的防腐、耐磨特性，但在應(yīng)用過(guò)程中，由于與其相配套的油管硬度低，而接箍本身 硬度高，所以出現(xiàn)早期油管磨漏的嚴(yán)重問(wèn)題，影響了整體油井生產(chǎn)周期的延長(zhǎng)。
[0004] CN101061182B公開(kāi)了一種聚苯硫醚樹(shù)脂組合物，其是含有聚苯硫醚樹(shù)脂99-60 重量％以及聚酰胺樹(shù)脂1-40重量％的聚苯硫醚樹(shù)脂組合物，上述聚苯硫醚樹(shù)脂形成海相， 聚酰胺樹(shù)脂形成島相，聚酰胺樹(shù)脂的數(shù)均分散粒徑小于500nm;以及上述聚苯硫醚樹(shù)脂組 合物，相對(duì)于聚苯硫醚樹(shù)脂和聚酰胺樹(shù)脂的合計(jì)100重量份，還添加了 〇. 1-10重量份具有 選自環(huán)氧基、氨基、異氰酸酯基中的一種以上基團(tuán)的化合物作為相容劑。該專(zhuān)利對(duì)聚苯硫醚 樹(shù)脂的彎折性進(jìn)行了改進(jìn)，但對(duì)其拉伸伸長(zhǎng)率和柔韌性能等并未作出創(chuàng)造性的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種抗氧化抗彎的復(fù)合聚苯硫醚及其制備方 法，所述聚苯硫醚，具有耐磨性好、抗腐蝕、強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、無(wú)污染的特點(diǎn)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -方面，本發(fā)明提供一種抗氧抗彎復(fù)合聚苯硫醚，所述復(fù)合聚苯硫醚按重量百分 比包括以下成組分：
[0008] 聚苯硫醚 55-65% 聚酰胺 542%: 碳纖維 25-35% 抗氧化劑 1-2% 增初劑 0 1-1% 潤(rùn)滑劑 1-2% 相容劑 0.1-Ι?
[0009] 其中，所述各組分含量百分比之和為100%。
[0010] 本發(fā)明中的碳纖維是通過(guò)大氣低溫等離子體處理。當(dāng)碳纖維束通過(guò)低溫等離子處 理設(shè)備時(shí)，低溫等離子體中的電子從電場(chǎng)中獲得能量成為自由的高能電子，它與氣體中的 原子和分子碰撞產(chǎn)生激發(fā)和電離現(xiàn)象，由此生成的激發(fā)分子，原子，離子和游離基都是極不 穩(wěn)定的具有較高的化學(xué)反應(yīng)性，很容易與碳纖維發(fā)生一般情況下無(wú)法生成的反應(yīng)，去除可 能阻礙碳纖表面一些活性點(diǎn)的表面污物（事實(shí)上碳纖維活性表面暴露于空氣中時(shí)，會(huì)導(dǎo)致 一個(gè)很強(qiáng)的物理吸附水分層，這將阻礙纖維與環(huán)氧樹(shù)脂的反應(yīng)，因?yàn)樗钟凶杈圩饔茫?；?使纖維表表面層發(fā)生刻蝕而形成微孔和刻蝕溝槽，使表面積增大，有利于兩相之問(wèn)的物理 聚合；或生成新化合物或反應(yīng)性的基團(tuán)以及形成與樹(shù)脂起反應(yīng)的中間層，從而改善炭纖維 與基體之間的結(jié)合力。并且低溫等離子體在性質(zhì)上與普通氣體有很大的差別。低溫等離子 體中電子溫度可高達(dá)數(shù)千到數(shù)萬(wàn)Κ，而氣體溫度很低，大致在室溫至上百攝氏度，而電子能 量約為幾個(gè)至十幾個(gè)電子伏特。這個(gè)能量大于聚合物材料的結(jié)合鍵能（幾個(gè)至十幾電子 伏特），完全可以打斷有機(jī)大分子的化學(xué)鍵而形成新鍵；但遠(yuǎn)低于高能射線，只涉及材料表 面，所以不影響基體的性能。
[0011] 優(yōu)選地，所述抗氧化劑為β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯）丙酸十八碳醇酯、四 [β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯、Ν，Ν' -1，6-亞己基-雙[3-(3， 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酰胺、三（2,4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯或?qū)Ρ蕉踊蜞?衍生物中的任意一種或至少兩種的混合。
[0012] 優(yōu)選地，所述增韌劑為無(wú)規(guī)乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物、 粉末橡膠有機(jī)超細(xì)粒子、馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠或馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴彈性體或甲基 丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯三元共聚物中的任意一種或至少兩種的混合。
[0013] 優(yōu)選地，所述的潤(rùn)滑劑為硅酮粉、乙撐雙油酸酰胺潤(rùn)滑劑ΕΒ0、馬來(lái)酸酐接枝 EPDM、馬來(lái)酸酐接枝ΡΡ或乙撐雙硬脂酰胺類(lèi)EBS中的任意一種或至少兩種的混合。
[0014] 優(yōu)選地，所述的相容劑為Ν，Ν-乙撐雙硬脂酰胺和/或硅酮粉。
[0015] 另一方面，本發(fā)明提供一種如第一方面所述的聚苯硫醚復(fù)合材料的制備方法，包 括如下步驟：
[0016] (1)將碳纖維通過(guò)低溫等離子處理箱的處理，同時(shí)將聚苯硫醚進(jìn)行烘干處理；
[0017] (2)將步驟（1)處理后的聚苯硫醚中加入助劑混合，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒過(guò) 程中，加入步驟（1)處理后的碳纖維，最后處理得到抗氧化抗彎的聚苯硫醚復(fù)合材料。
[0018] 優(yōu)選地，步驟（1)所述碳纖維的處理過(guò)程為：
[0019] 在室溫條件下，碳纖維以束狀形式并且以2m/s的速度通過(guò)低溫等離子處理箱，并 且裝箱備用。
[0020] 優(yōu)選地，步驟（1)所述聚苯硫醚的處理過(guò)程為：所述聚苯硫醚在100-120°c下烘干 4-6小時(shí)。
[0021] 優(yōu)選地，所述雙螺桿擠出機(jī)的溫度區(qū)為：一段溫度270-300°C，二段溫度 280-310°C，三段溫度285-310°C，四段溫度290-315°C，五段溫度295-315°C，機(jī)頭溫度 295-315。。。
[0022] 優(yōu)選地，其特征在于，所述雙螺桿機(jī)的主機(jī)頻率為30-40HZ，喂料頻率為10-15HZ。
[0023] 優(yōu)選地，所述雙螺桿機(jī)的切粒機(jī)轉(zhuǎn)速為300-600r/min。
[0024] 本發(fā)明的有益效果是：采用本發(fā)明所述的組份以及制備方法制作出的聚苯硫醚 復(fù)合材料具有耐磨性好、抗腐蝕、強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、無(wú)污染的特點(diǎn)，將其報(bào)復(fù)在抽油桿接箍表 面，可以有效的提高抽油桿接箍的防腐性能、耐磨性能，從而延長(zhǎng)了其使用壽命，進(jìn)行也就 節(jié)省了使用成本以及提高了其在油田開(kāi)發(fā)中后期的生產(chǎn)小效率。另外，對(duì)于本發(fā)明所述的 聚苯硫醚復(fù)合材料，當(dāng)然不僅限于作為抽油桿接箍的包覆層，還可以運(yùn)用在具有同種功效 的其他領(lǐng)域的物件中。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0026] 以下實(shí)施例中
[0027] 碳纖維為購(gòu)自市售的日本東麗公司生產(chǎn)的碳纖維；
[0028] 聚苯硫醚選用的是四川德陽(yáng)注塑級(jí)聚苯硫醚樹(shù)脂（PPS-hb)，其重均分子量為 48000,熔體流動(dòng)速率192g/10min，灰分為0. 27 %，水分為0. 22 %，燃燒等級(jí)為V-0。
[0029] 實(shí)施例1:
[0030] 本發(fā)明所述的聚苯硫醚復(fù)合材料，其按重量百分比包括以下組分：
[0031] 聚苯硫醚 57% 聚酰胺 12% 碳纖維 25% 抗氧化劑 2% 增初