[發明專利]一種連續長纖維增強PPS復合材料及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201210183558.9
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN103467989B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 楊桂生;蔣超杰;符茂華;孫利明
• 申請（專利權）人: 合肥杰事杰新材料股份有限公司
• 主分類號: C08L81/02
• 分類號: C08L81/02;C08L83/04;C08K13/04;C08K7/14;C08K5/09;C08K5/098;B29C47/92;B29B7/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明涉及高分子材料領域，涉及一種連續長纖維增強PPS復合材料及其制備方法。

背景技術

汽車水泵是發動機冷卻系統的重要部件，它的作用是泵送冷卻液，使冷卻液在發動機的冷卻水道內快速流動，以帶走發動機工作時產生的熱量，保持發動機正常工作溫度。汽車發動機使用的水泵是離心式水泵，這種水泵又殼體、葉輪、軸承、泵軸、水封以及傳動帶輪等組成。葉輪是水泵的重要部件，目前汽車發動機冷卻水泵葉輪使用的材料主要為鑄鐵、鋼板或者鋁合金，各具特色及不足之處。鑄鐵葉輪使用最多，其抗腐蝕、使用壽命長，但是重量較重，且由于葉輪為鑄造成型，葉輪的動平衡性差，水泵在工作時，使用鑄鐵鑄造的葉輪平穩性降低，工作時消耗功率大，從而降低了水泵的效率；鋼板葉輪重量較輕，但是耐腐蝕性差，且葉翅形狀受工藝限制而只能制作簡單的葉翅形狀；鋁鎂合金葉輪重量較輕，可以制成多種葉翅形狀，但是耐腐蝕性差，使用壽命較短。

PPS，中文名稱叫聚苯硫醚，它具有硬而脆、結晶度高、難燃、熱穩定性好、機械強度較高、電性能優良，耐化學腐蝕性強等特點。PPS是工程塑料中耐熱性最好的品種之一，經玻璃纖維改性的PPS材料，其熱變形溫度一般大于260度，耐化學腐蝕性僅次于四氟乙烯。此外，它具有成型收縮率小，吸水率低、阻燃性好、耐振動疲勞性好，耐電弧性強等優點，特別是在高溫、高濕的環境下任然有極佳的電絕緣性，但其缺點是脆性大、韌性差，耐沖擊強度低，經過玻纖增強改性后，可以在一定程度上克服上述缺點，獲得了優異的綜合性能，完全可以應用在冷卻水泵的葉輪上。

與傳統的金屬材料相比，連續纖維增強PPS復合材料注塑成型的水泵葉輪具有如下的優勢：

1）突出的輕量化優勢；對同一發動機而言，熱塑性復合材料和傳統金屬材料在強度、剛度相近的條件下，水泵葉輪本身質量標準，連續纖維增強PPS注塑件比鑄鐵制件減重50%，比鋁合金鑄件減重30%左右，比較的前提條件是已考慮并計入為補償PPS材料剛度和強度所增加的壁厚設計以及加強筋設計對質量的影響，因此，輕量化優勢使新材料葉輪應用前景十分廣泛。

2）設計自由度高；部件壁厚變化、局部加強筋設計、倒扣結構，與其他部件集成為一體化的可能性大大增強。

3）加工成本低；功能良好的連續纖維增強PPS材料注塑成型的水泵葉輪，不但能提高生產效率，同時能降低生產成本。僅注塑模具一項，可以節省的費用就相當可觀，

4）生產廢品率低；這是由于注塑制造工藝比鑄造工藝的制造不良率低。因為熱塑性工程塑料注塑的葉輪與其他相關部件集成為統一的整體，原來傳統材料所必需的與單獨制造的相關部件聯接、緊固用螺栓便可省去或者大大減少，整個系統的質量降低，消耗材料減少，因此生產廢品率降低導致的相對生產效率提高，同時系統成本大大降低。

我國在汽車發動機冷卻水泵葉輪熱塑性PPS材料方面，也有一些研究，如中國專利CN102322442A公布了一種聚苯硫醚材料的水泵葉輪，其葉輪本體的材料為占葉輪本體重量的50-70％的純聚苯硫醚(PPS)和占葉輪本體重量的30-50％的改性玻璃纖維組成的工程塑料，且葉輪本體內裝有具內凹槽的葉輪座，該葉輪座與葉輪本體構成為一體。其制造方法是：將預熱好的葉輪模具動模和靜模分開，將預熱好的葉輪座套入動模內的葉輪座定位軸上，然后進行合模、鎖模，PPS塑料在注塑機料筒內送達至注塑機噴嘴而注入至葉輪模具動模內，并進行保壓，形成PPS材料的水泵葉輪成品。該發明的缺點是所用的30~50%玻纖增強PPS是通過雙螺桿擠出機中熔融混合，由于雙螺桿的剪切作用，玻纖長度比較短，僅有0.3~0.5mm，對PPS材料的增韌效果不理想，導致葉輪的剛性有待提高。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種PPS復合材料及其制備方法和用途。該材料采用熔融浸漬工藝制備，該材料具有較高的剛性和強度，以及優異的抗沖擊性能和耐熱性能，而且該材料可以通過注塑直接成型，生產效率高，使用后的制件經粉碎后可以回收利用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種連續長纖維增強PPS復合材料，該材料由包括以下重量份的組分制成：

聚苯硫醚（PPS）450~650份，

連續長纖維增強劑 300~500份，

偶聯劑 5~10份，

潤滑劑 10~30份，

抗氧劑 10~20份。

所述的聚苯硫醚的熔點為280℃，熔體流動速率MFR（測試條件為：2.095mm口模，315℃,5.0Kg）150~300g/10min。