[發明專利]低密度聚芳硫醚復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110231162.2
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102321369A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 王孝軍;楊杰;項林南;張剛;龍盛如;衛曉明
• 申請（專利權）人: 四川大學;成都歐佳航空用品有限公司
• 主分類號: C08L81/02
• 分類號: C08L81/02;C08L81/00;C08K7/28;C08K7/26;C08K13/04;B29B9/06
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所 51124
• 代理人: 武森濤

技術領域

本發明涉及一種熱塑性聚合物的復合材料及其制備方法，屬于高分子材料技術領域。

背景技術

低密度而高強度的材料在航空航天、汽車、輪船等領域有著廣泛的應用價值。

聚芳硫醚是一類分子主鏈由芳基及硫醚鍵組成的聚合物，其中包括聚苯硫醚(PPS)、聚芳硫醚砜(PASS)、聚芳硫醚酮(PASK)、聚芳硫醚酰胺(PASA)、聚芳硫醚酰亞胺(PASI)、聚芳硫醚腈(PASN)及上述聚合物的共聚物。聚芳硫醚是一類具有優異機械性能、耐熱性能、耐腐蝕、阻燃等優異性能的特種工程塑料，是電子電器、汽車、航空航天等領域中耐熱結構部件的首選材料。但聚芳硫醚的密度均在1.4g/cm³左右，這限制了其在航空、航海、高速鐵路等領域中的一些應用。在一些特殊應用場合，希望聚芳硫醚樹脂在保持原有優異性能的同時，還具有盡量低的密度(如對于航空用材料，據估計，密度降低1/3，在減輕結構重量方面要比強度或剛度提高50％的作用還大)。

一般而言，降低一種聚合物的密度往往是用過制備泡沫材料來實現的。其方法一般是通過化學發泡或物理發泡方法將氣體分散于聚合物基體中。然而對于聚芳硫醚類材料而言，其加工溫度一般較高(如聚苯硫醚的加工溫度約為300℃)，很難找到適合的化學發泡劑，同時采用物理發泡法又難以解決在高溫加工過程中的機械氣密性問題。因此目前國內在聚芳硫醚類樹脂泡沫材料的生產應用研究還未見報道。本發明的發明人對聚芳硫醚材料進行了大量的研究。

發明內容

本發明針對上述缺陷，提供了一種低密度聚芳硫醚復合材料，其較聚芳硫醚材料密度降低的同時保持機械性能能夠滿足使用要求。

本發明的技術方案為：

低密度聚芳硫醚復合材料，其原料中含有聚芳硫醚、低密度填料，其重量配比為：聚芳硫醚100份，低密度填料5～60份；其中，低密度填料抗壓強度≥50Mpa，低密度填料的密度低于聚芳硫醚材料的密度。

所述低密度填料真密度≤1g/cm³，優選0.5-0.8g/cm³。所述聚芳硫醚為聚苯硫醚(PPS)、聚芳硫醚砜(PASS)、聚芳硫醚酮(PASK)、聚芳硫醚酰胺(PASA)、聚芳硫醚酰亞胺(PASI)或聚芳硫醚腈(PASN)中的至少一種。

優選的，上述低密度填料選自空心玻璃微珠(HGM)、空心陶瓷微球中的至少一種。更優選為空心玻璃微珠。

優選的，上述低密度填料抗壓強度≥60Mpa。

優選的，上述低密度填料粒徑為40-60um。

更優選的，上述低密度填料的粒徑為50um。

空心玻璃微珠是由煤經過1500℃高溫燃燒熔融后迅速冷卻而形成的空心玻璃球體，其化學成分主要為SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等。一般粒度為10-250微米、真密度0.1-0.8g/cm³、壁厚為1-2微米。空心陶瓷微球是一種高強度、惰性、堅硬、精細的球狀顆粒，其主要成分是氧化硅鋁或堿性氧化硅鋁陶瓷，一般粒度為10-200微米，真密度0.6-2.5g/cm³。上述真密度指材料在絕對密實狀態下的體積內固體物質的實際體積，不包括內部空隙；抗壓強度指外力是壓力時的強度極限。

進一步的，上述低密度聚芳硫醚復合材料，其原料中還含有界面改性劑，界面改性劑的添加量為1～8份；其中，界面改性劑選自硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑中的至少一種。

進一步的，上述低密度聚芳硫醚復合材料，其原料中還含有增韌填料，增韌填料的添加量為2～30份；其中，增韌填料選自乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、三元乙丙橡膠(EPDM)、甲基硅油、乙烯基硅油中的至少一種。

進一步的，上述低密度聚芳硫醚復合材料，其原料中還含有增強填料，增強填料的添加量為5～50份；其中，增強填料選自碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維中的至少一種。

本發明還提供了上述低密度聚芳硫醚復合材料的制備方法，具體為：將上述聚芳硫醚和低密度填料；或聚芳硫醚、低密度填料和界面改性劑；或聚芳硫醚、低密度填料、界面改性劑和增韌填料；或聚芳硫醚、低密度填料、界面改性劑、增韌填料和增強填料按照上述比例在聚芳硫醚的熔點以上進行機械共混即制得低密度聚芳硫醚復合材料。