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CN107603221A - 一种高光泽高附着力增强pps复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种高光泽高附着力增强pps复合材料及其制备方法 Download PDF

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CN107603221A
CN107603221A CN201711006983.XA CN201711006983A CN107603221A CN 107603221 A CN107603221 A CN 107603221A CN 201711006983 A CN201711006983 A CN 201711006983A CN 107603221 A CN107603221 A CN 107603221A
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CN
China
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temperature
adhesion force
temperature control
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high adhesion
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Inventor
李红刚
曹建伟
王建平
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Dongguan Honour Ep Ltd
Original Assignee
Dongguan Honour Ep Ltd
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Abstract

本发明公开了一种高光泽高附着力增强PPS复合材料及其制备方法,高光泽高附着力增强PPS复合材料包括聚苯硫醚、成核剂、增韧剂、无机填充、主抗氧剂、辅抗氧剂、润滑剂、偶联剂和玻纤。本发明在复合材料配方中加入了乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯丙烯酸丁酯共聚物、聚乙烯辛烯嵌段共聚物接枝马来酸酐;乙烯‑丙烯酸甲酯‑甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)无规共聚物可以极大的增强复合材料的强度。

Description

一种高光泽高附着力增强PPS复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及改性聚苯硫醚树脂技术领域,具体涉及一种高光泽高附着力增强PPS复合材料及其制备方法。
背景技术
聚苯硫醚(PPS)是一种能在恶劣环境下长期使用的新型高分子材料,不仅具有耐高温(长期使用温度为200-220℃)、耐化学腐蚀(200℃下几乎不溶于任何溶剂)、阻燃性好(LOI>35)、易加工等特性,而且具有良好的尺寸稳定性和优越的力学性能。在塑料行业,PPS是继聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚(MPPO)、热塑性饱和聚酯(PBT/PET)之后公认的第六大工程塑料,在汽车、石油化工、电子电器、高温过滤等领域得到广泛的应用。
PPS 大分子结构组成简单,主链由苯环和硫原子交替排列,具有较好的链对称性和规整性,从而使PPS 具有较好的结晶能力,其性能受到结晶程度与结晶形态的影响。高结晶度的PPS材料在耐热、耐腐蚀及耐磨等方面有着更加突出的表现,在制备汽车交叉型冷却液组件、精密齿轮、化工领域的耐酸碱的阀门管道等极端工作环境的部件时可大幅提高其使用可靠性。然而,PPS的结晶度受材料的热历史影响很大,但是还保留很高的结晶度。由于结晶度比较高,材质表面张力比较低,在喷涂油漆的时候很难达到好的附着效果,所以PPS制品上实现喷涂或者电镀非常困难,以致难以满足对外观要求非常高的产品。而且,玻璃纤维或碳纤维增强的PPS或矿物填充PPS后,表明外观也会变差,喷涂出来的外观效果也会受到很大的影响。所以开发一种高光泽高附着力的PPS复合材料可以扩宽PPS的应用领域起到很好的推动作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高光泽高附着力的PPS复合材料及其制备方法,通过添加烯烃类物质和具有疏松多孔或片层状结构的一定粒径的硅酸盐类成核剂, 来控制PPS材料的结晶度,通过纳米碳酸钙、硫酸钡、硅灰石等无机填料使其实现高光泽的效果,以期达到提高复合材料高光泽,高刚性,可喷涂的目的。
本发明制备的PPS复合材料具有高强度、高刚性、高光泽、可喷涂、耐辐射、易加工、尺寸稳定性好、高阻燃等特点,同时还具有维卡软化点温度高,更耐腐蚀、耐磨、耐热等特性,可广泛用于汽车交叉型冷却液组件、精密齿轮、耐酸碱阀门管道、汽车车灯等应用领域。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种高光泽高附着力增强PPS复合材料,原料包括如下重量份数的组分:
聚苯硫醚 45-70;
成核剂 0.1-1;
增韧剂 0.1-6;
无机填充剂 30-50;
抗氧剂 0.4-1.6;
润滑剂 0.5-2;
玻纤 5-20;
偶联剂 0.3-2;
所述的聚苯硫醚为注塑级线性聚苯硫醚,熔融指数为250~750 g/10 min(315 ℃,5kg)。
所述的成核剂为具有疏松多孔或片层状结构的硅酸盐矿物,粒径为10000-20000目。
所述的成核剂为气相纳米二氧化硅、白云母、纳米有机蒙脱土的任一种或两种以上。
所述的增韧剂为乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯丙烯酸丁酯共聚物、聚乙烯辛烯嵌段共聚物接枝马来酸酐;乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)无规共聚物的任一种或以上。
所述的增韧剂为乙烯丙烯酸甲酯共聚物,其中甲基丙烯酸甲酯的含量为增韧剂的15-40%。
所述的增韧剂为乙烯丙烯酸丁酯共聚物,其中丙烯酸丁酯的含量为增韧剂的15-45%。
所述的增韧剂为聚乙烯辛烯嵌段共聚物接枝马来酸酐,其中马来酸酐的接枝率质量百分比为2-10%。
所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂,主抗氧剂为N,N’-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺),四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯中的一种,所述的辅抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯,季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯),双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯,环状季戊烷四基二(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基亚磷酸酯)中的一种或两种。
本发明所述的无机填料,包括纳米碳酸钙,硫酸钙,硫酸钡,优选地纳米碳酸钙粒径在2000-10000目,优选地硫酸钙、硫酸钡粒径在5000-20000目,优选地填充物的纯度在99%以上;本发明所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯类(如PETS)、乙烯蜡或硅油中的一种或几种的混合物。
本发明所述的玻纤为短丝无碱玻璃纤维,优选地长度为3-6mm,或者是无碱玻璃纤维粉,优选地其粒径在1000-5000目,或者是硫酸钙,硫酸钡晶须,优选地长径比在20-500;
所述的偶联剂为硅烷偶联剂(R-Si-X3)、钛酸酯类偶联剂的任一种,其中硅烷偶联剂(R-Si-X3)中R为乙烯基、环氧基、甲基丙烯酸酯、硫醇基的任一种;X为甲氧基、乙氧基的任一种;常用的硅烷偶联剂为A151,A-174,KH550,KH590;钛酸酯类偶联剂为单烷氧基型或者单烷氧基焦磷酸酯型、螯合型、配位型的任一种
一种高光泽高附着力增强PPS复合材料,其制备方法步聚如下,
(1)聚苯硫醚45~70份 ,成核剂0.1~1份,增韧剂0.1~6 份,无机填充0~50份,抗氧剂0.4~1.6份,润滑剂0.5~2.0份,偶联剂0.3-2;
(2)将上述组分按比例投入至混合器中混合10~30分钟;
(3)将步聚(2)混合好的原料投置于双螺杆挤出机中,称取5~20份玻纤侧喂,熔融挤出造粒;
其中双螺杆挤出机包括十个温控区,温控1-2区的温度为200~280℃;温控3-4区的温度为250~340℃;温控5-6区的温度为250~340℃;温控7-8区的温度为250~340℃;温控9-10区的温度为250~340℃。
一种高光泽高附着力增强PPS复合材料,其第二种制备方法步聚如下,(1)聚苯硫醚45~70份 ,成核剂0.1~1份,增韧剂0.1~6 份,无机填充0~50份,
抗氧剂0.4~1.6份,润滑剂0.5~2.0份,偶联剂0.3-2;5~20份玻纤
(2)将上述组分按比例投入至混合器中混合10~30分钟;
(3)将步聚(2)混合好的原料投置于双螺杆挤出机中,熔融挤出造粒;
其中双螺杆挤出机包括十个温控区,温控1-2区的温度为200~280℃;温控3-4区的温度为250~340℃;温控5-6区的温度为250~340℃;温控7-8区的温度为250~340℃;温控9-10区的温度为250~340℃。
本发明的有益效果:
1、本发明在复合材料配方中加入了乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯丙烯酸丁酯共聚物、聚乙烯辛烯嵌段共聚物接枝马来酸酐;乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)无规共聚物可以极大的增强复合材料的强度。
2、本复合材料配方中采用了无机填料,使得复合材料不仅具有高抗冲韧性、加工流动性好、低内应力等优点,还具有更好的耐热降解、耐化学溶剂的特性。
3、本发明采用主抗氧剂和辅抗氧剂相匹配的方式,具有抗氧的同时还可以增强复合材料的韧性。
具体实施方式
为了更详细地说明本发明,给出下述制备实例,但本发明的范围并不局限于此。
实施例1:
聚苯硫醚 50;
成核剂 0.5;
增韧剂 1;
无机填充剂 50;
主抗氧剂 0.2;
辅抗氧剂 0.3;
润滑剂 0.5;
玻纤 5;
偶联剂 0.5;
一种高光泽高附着力增强PPS复合材料及其制备方法,步聚如下,
(1)按以上重量份数称取聚苯硫醚、成核剂、增韧剂、无机填充、主抗氧剂、辅抗氧剂、润滑剂、偶联剂和玻纤;
(2)将上述组分按比例投入至混合器中混合10~30分钟;
(3)将步聚(2)混合好的原料投置于双螺杆挤出机中,熔融挤出造粒制得实施例1的高光泽高附着力增强PPS复合材料。
其中双螺杆挤出机包括十个温控区,温控1-2区的温度为200~280℃;温控3-4区的温度为250~340℃;温控5-6区的温度为250~340℃;温控7-8区的温度为250~340℃;温控9-10区的温度为250~340℃。
实施例2:
聚苯硫醚 50;
成核剂 0.2;
增韧剂 3;
无机填充剂 35;
主抗氧剂 0.5;
辅抗氧剂 0.5;
润滑剂 1;
偶联剂 0.5;
一种高光泽高附着力增强PPS复合材料及其制备方法,步聚如下,
(1)按以上重量份数称取聚苯硫醚、成核剂、增韧剂、无机填充、主抗氧剂、辅抗氧剂、润滑剂、偶联剂;
(2)将上述组分按比例投入至混合器中混合10~30分钟;
(3)将步聚(2)混合好的原料投置于双螺杆挤出机中,称取10份玻纤侧喂,熔融挤出造粒,制得实施例2的高光泽高附着力增强PPS复合材料。
其中双螺杆挤出机包括十个温控区,温控1-2区的温度为200~280℃;温控3-4区的温度为250~340℃;温控5-6区的温度为250~340℃;温控7-8区的温度为250~340℃;温控9-10区的温度为250~340℃。
实施例3:
聚苯硫醚 50;
成核剂 0.6;
增韧剂 5;
无机填充剂 35;
主抗氧剂 0.2;
辅抗氧剂 0.3;
润滑剂 1;
偶联剂 1.5;
一种高光泽高附着力增强PPS复合材料及其制备方法,步聚如下,
(1)按以上重量份数称取聚苯硫醚、成核剂、增韧剂、无机填充、主抗氧剂、辅抗氧剂、润滑剂、偶联剂;
(2)将上述组分按比例投入至混合器中混合10~30分钟;
(3)将步聚(2)混合好的原料投置于双螺杆挤出机中,称取15份玻纤侧喂,熔融挤出造粒,制得实施例3的高光泽高附着力增强PPS复合材料.
其中双螺杆挤出机包括十个温控区,温控1-2区的温度为200~280℃;温控3-4区的温度为250~340℃;温控5-6区的温度为250~340℃;温控7-8区的温度为250~340℃;温控9-10区的温度为250~340℃。
实施例4:
聚苯硫醚 50;
成核剂 0.2;
增韧剂 0.1;
无机填充剂 45;
主抗氧剂 0.2;
辅抗氧剂 0.4;
润滑剂 1.5;
偶联剂 1;
一种高光泽高附着力增强PPS复合材料及其制备方法,步聚如下,
(1)按以上重量份数称取聚苯硫醚、成核剂、增韧剂、无机填充、主抗氧剂、辅抗氧剂、润滑剂、偶联剂;
(2)将上述组分按比例投入至混合器中混合10~30分钟;
(3)将步聚(2)混合好的原料投置于双螺杆挤出机中,称取10份玻纤侧喂,熔融挤出造粒,制得实施例4的高光泽高附着力增强PPS复合材料.
其中双螺杆挤出机包括十个温控区,温控1-2区的温度为200~280℃;温控3-4区的温度为250~340℃;温控5-6区的温度为250~340℃;温控7-8区的温度为250~340℃;温控9-10区的温度为250~340℃。
对比例1
聚苯硫醚 50;
增韧剂 5;
无机填充剂 50;
主抗氧剂 0.2;
辅抗氧剂 0.3;
润滑剂 1;
玻纤 5;
偶联剂 0.5;
一种高光泽高附着力增强PPS复合材料及其制备方法,步聚如下,
(1)按以上重量份数称取聚苯硫醚、增韧剂、无机填充、主抗氧剂、辅抗氧剂、润滑剂、偶联剂和玻纤;
(2)将上述组分按比例投入至混合器中混合10~30分钟;
(3)将步聚(2)混合好的原料投置于双螺杆挤出机中,熔融挤出造粒制得对比例1的复合材料。
其中双螺杆挤出机包括十个温控区,温控1-2区的温度为200~280℃;温控3-4区的温度为250~340℃;温控5-6区的温度为250~340℃;温控7-8区的温度为250~340℃;温控9-10区的温度为250~340℃。
对比例2:
聚苯硫醚 50;
成核剂 5;
无机填充剂 45;
主抗氧剂 0.2;
辅抗氧剂 0.4;
润滑剂 1.5;
偶联剂 0.5;
一种高光泽高附着力增强PPS复合材料及其制备方法,步聚如下,
(1)按以上重量份数称取聚苯硫醚、成核剂、无机填充、主抗氧剂、辅抗氧剂、润滑剂、偶联剂;
(2)将上述组分按比例投入至混合器中混合10~30分钟;
(3)将步聚(2)混合好的原料投置于双螺杆挤出机中,称取10份玻纤侧喂,熔融挤出造粒,制得对比例2的高光泽高附着力增强PPS复合材料。
其中双螺杆挤出机包括十个温控区,温控1-2区的温度为200~280℃;温控3-4区的温度为250~340℃;温控5-6区的温度为250~340℃;温控7-8区的温度为250~340℃;温控9-10区的温度为250~340℃。
将实施例1-3制备的合金颗粒和对比例1、2的合金颗粒分别加工挤出制得合金塑料,然后对性能进行测试,测试结构如下表1:
表1:各实施例的性能测试结果
单位 测试条件 测试标准 对比例1 对比例2 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
拉伸强度 Mpa 5mm/min ASTM D638 65 92 108 110 98 120
断裂伸长率 % 5mm/min ASTM D638 3.6 1 2.1 2.8 4 1.8
缺口冲击强度 J/m 23℃ ASTM D256 38 42 55 80 127 78
熔融指数 g/10min 315℃/2.16kg ASTM D1238 28 38 36 31 26 29
弯曲强度 Mpa 2mm/min ASTM D790 150 170 190 187 170 201
弯曲模量 Mpa 2mm/min ASTM D790 7800 9200 10200 12078 9599 12784
光泽度
表面张力
由上表1可以看出:
具体就是,本发明制备的 复合材料在拉伸强度、弯曲模量、抗冲击方面与对比例相比,优势明显,复合材料的表面电阻率明显降低,耐热性好,高温下冲击强度保持率高。光泽度好并且表面在张力高,可以方便喷涂并且附着性好。
所以,本发明的实施例和对比例相比,有明显的优势。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用于限制本发明,任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高光泽高附着力增强PPS复合材料,其特征在于:原料包括如下重量份数的组分:
聚苯硫醚 45-70;
成核剂 0.1-1;
增韧剂 0.1-6;
无机填充剂 30-50;
抗氧剂 0.4-1.6;
润滑剂 0.5-2;
玻纤 5-20;
偶联剂 0.3-2;
所述的聚苯硫醚为注塑级线性聚苯硫醚,熔融指数为250~750 g/10 min(315 ℃,5kg)。
2.如权利要求1所述的高光泽高附着力增强PPS复合材料,其特征在于:所述的成核剂为具有疏松多孔或片层状结构的硅酸盐矿物,粒径为10000-20000目。
3.如权利要求3所述的高光泽高附着力增强PPS复合材料,其特征在于:所述的成核剂为气相纳米二氧化硅、白云母、纳米有机蒙脱土的任一种或两种以上。
4.如权利要求1所述的高光泽高附着力增强PPS复合材料,其特征在于:所述的增韧剂为乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯丙烯酸丁酯共聚物、聚乙烯辛烯嵌段共聚物接枝马来酸酐;乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)无规共聚物的任一种或以上。
5.如权利要求1所述的高光泽高附着力增强PPS复合材料,其特征在于:所述的增韧剂为乙烯丙烯酸甲酯共聚物,其中甲基丙烯酸甲酯的含量为增韧剂的15-40%。
6.如权利要求1所述的高光泽高附着力增强PPS复合材料,其特征在于:所述的增韧剂为聚乙烯辛烯嵌段共聚物接枝马来酸酐,其中马来酸酐的接枝率质量百分比为2-10%。
7.如权利要求1所述的高光泽高附着力增强PPS复合材料,其特征在于:所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂,主抗氧剂为N,N’-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺),四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯中的一种,所述的辅抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯,季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯),双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯,环状季戊烷四基二(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基亚磷酸酯)中的一种或两种。
8.如权利要求1所述的高光泽高附着力增强PPS复合材料,其特征在于:所述的偶联剂为硅烷偶联剂(R-Si-X3)、钛酸酯类偶联剂的任一种,其中硅烷偶联剂(R-Si-X3)中R为乙烯基、环氧基、甲基丙烯酸酯、硫醇基的任一种;X为甲氧基、乙氧基的任一种;钛酸酯类偶联剂为单烷氧基型或者单烷氧基焦磷酸酯型、螯合型、配位型的任一种。
9.一种权利要求1-8任一项所述的高光泽高附着力增强PPS复合材料,其制备方法步聚如下,
(1)聚苯硫醚45~70份 ,成核剂0.1~1份,增韧剂0.1~6 份,无机填充0~50份,抗氧剂0.4~1.6份,润滑剂0.5~2.0份,偶联剂0.3-2;
(2)将上述组分按比例投入至混合器中混合10~30分钟;
(3)将步聚(2)混合好的原料投置于双螺杆挤出机中,称取5~20份玻纤侧喂,熔融挤出造粒;
其中双螺杆挤出机包括十个温控区,温控1-2区的温度为200~280℃;温控3-4区的温度为250~340℃;温控5-6区的温度为250~340℃;温控7-8区的温度为250~340℃;温控9-10区的温度为250~340℃。
10.一种权利要求1-8任一项所述的高光泽高附着力增强PPS复合材料,其制备方法步聚如下,(1)聚苯硫醚45~70份 ,成核剂0.1~1份,增韧剂0.1~6 份,无机填充0~50份,
抗氧剂0.4~1.6份,润滑剂0.5~2.0份,偶联剂0.3-2;5~20份玻纤
(2)将上述组分按比例投入至混合器中混合10~30分钟;
(3)将步聚(2)混合好的原料投置于双螺杆挤出机中,熔融挤出造粒;
其中双螺杆挤出机包括十个温控区,温控1-2区的温度为200~280℃;温控3-4区的温度为250~340℃;温控5-6区的温度为250~340℃;温控7-8区的温度为250~340℃;温控9-10区的温度为250~340℃。
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