[發(fā)明專利]一種制備聚苯硫醚無機(jī)粒子復(fù)合材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310526921.7
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103589155A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊紅梅;劉洲;吳佳春;鄭強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: C08L81/02
• 分類號: C08L81/02;C08K3/36;B29B7/28;B29B7/72
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料的制備方法，尤其涉及一種制備聚苯硫醚無機(jī)粒子復(fù)合材料的方法。

背景技術(shù)

聚苯硫醚（Polyphenylene?Sulfide，縮寫為PPS）是一種以苯環(huán)在對位上連接硫原子而形成大分子剛性主鏈的聚合物。PPS的結(jié)晶度較高,密度為1.34g/cm³，熔點(diǎn)為281℃，分解溫度大于450℃。PPS主鍵上有極其密集的苯環(huán)和硫原子，因而是高剛性、高結(jié)晶度的熱塑性樹脂，有較高的強(qiáng)度和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，耐高溫性和對玻璃、陶瓷、鋼材、鋁、鎳等金屬突出的粘結(jié)性能，長期連續(xù)使用溫度為200～224℃；吸濕性小，在高溫高濕條件下不變形并能保持優(yōu)良的電絕緣性；耐溶劑和化學(xué)腐蝕性好，在170℃以下幾乎不溶于任何溶劑，而且抗輻射能力強(qiáng)。

但由于PPS的相對分子質(zhì)量低，再加上PPS主鏈上大量的苯環(huán)增加了高分子量的剛性，導(dǎo)致其脆性、沖擊韌性較差，從而在一定程度上限制了其應(yīng)用。目前，常通過改性的方式解決上述問題，如纖維（玻璃纖維、碳纖維等）或無機(jī)填料增強(qiáng)制備復(fù)合材料，或與其它樹脂進(jìn)行共混改性制備不同的高分子合金等，改性后的PPS廣泛應(yīng)用于電子、電器、汽車、精密儀器、化工及航天航空等領(lǐng)域。

PPS在與無機(jī)填料或增強(qiáng)纖維制備復(fù)合增強(qiáng)材料時(shí)通常采用填充的方法，該方法制備過程簡單、容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。綜合PPS的熔點(diǎn)和分解溫度，PPS的加工溫度一般控制在285～450℃。但由于在該加工范圍內(nèi)，常用的無機(jī)填料或增強(qiáng)纖維均為固態(tài)，在增強(qiáng)復(fù)合材料的過程中，無機(jī)填料或增強(qiáng)纖維的拓?fù)湫螒B(tài)不隨復(fù)合溫度和剪切作用變化，基本保持原有固體狀態(tài)。因此，填充法制備的PPS復(fù)合增強(qiáng)材料中，無機(jī)填料或增強(qiáng)纖維在PPS中容易分散不均，進(jìn)而導(dǎo)致PPS復(fù)合增強(qiáng)材料的力學(xué)性能下降。

目前，常通過對無機(jī)填料或增強(qiáng)纖維進(jìn)行表面處理，以解決其在PPS中分散不均的問題。如公開號為CN?101864169?B的中國專利申請公開了一種玻璃纖維增強(qiáng)聚苯硫醚樹脂復(fù)合材料，由聚苯硫醚樹脂和經(jīng)過浸潤劑表面處理的玻璃纖維復(fù)合而成，其中，各組分的重量百分比為：聚苯硫醚樹脂48～95%、玻璃纖維4.8～49.8%、浸潤劑0.01～5%。

經(jīng)過表面處理的玻璃纖維增強(qiáng)的PPS，其力學(xué)性能得以提高，且隨玻璃纖維含量的增加，力學(xué)性能逐漸提高，但當(dāng)玻璃纖維含量提高到約50%時(shí)，力學(xué)性能開始下降，即使經(jīng)過表面處理，玻璃纖維的填充量仍然無法超過50%，否則會(huì)出現(xiàn)分散不均的問題，進(jìn)而影響復(fù)合材料的力學(xué)及熱學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種制備聚苯硫醚無機(jī)粒子復(fù)合材料的方法，步驟簡便，無機(jī)粒子無需表面處理、填充量大，且制備過程中可以實(shí)現(xiàn)無機(jī)粒子形態(tài)結(jié)構(gòu)的原位生成及可控調(diào)節(jié)；本方法制備的復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能。

本發(fā)明公開了一種制備聚苯硫醚無機(jī)粒子復(fù)合材料的方法，包括如下步驟：

1）將低熔點(diǎn)玻璃顆粒與聚苯硫醚按質(zhì)量比為1:0.6～4均勻混合后，進(jìn)行干燥處理，再經(jīng)研磨后，得到預(yù)混粉料；

所述低熔點(diǎn)玻璃顆粒的軟化溫度與聚苯硫醚的分解溫度差值至少為100℃；

2）步驟1）得到的預(yù)混粉料經(jīng)混煉，得到所述的聚苯硫醚無機(jī)粒子復(fù)合材料；

所述混煉溫度高于低熔點(diǎn)玻璃顆粒的軟化溫度且低于聚苯硫醚的分解溫度。

本發(fā)明采用的低熔點(diǎn)玻璃顆粒具有低于聚苯硫醚的分解溫度至少100℃的軟化溫度，將低熔點(diǎn)玻璃顆粒與聚苯硫醚共混，經(jīng)研磨后得到聚苯硫醚和低熔點(diǎn)玻璃粉組成的預(yù)混粉料，再將預(yù)混粉料加入密煉機(jī)中，當(dāng)混煉溫度高于低熔點(diǎn)玻璃粉的軟化溫度時(shí)，聚苯硫醚和低熔點(diǎn)玻璃粉均呈熔融態(tài)，二者在處于液體狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)聚苯硫醚和低熔點(diǎn)玻璃粉的復(fù)合共混。而在此共混過程中，由于低熔點(diǎn)玻璃粉處于液態(tài)，其拓?fù)湫螒B(tài)會(huì)隨混煉溫度、時(shí)間及所受的剪切作用的變化而改變，亦即最終復(fù)合材料中低熔點(diǎn)玻璃粉的結(jié)構(gòu)形態(tài)及尺度是在材料制備過程中原位生成的。這就意味著，采用本方法制備的聚合物基無機(jī)粒子復(fù)合材料，其無機(jī)粒子-低熔點(diǎn)玻璃粉的形態(tài)結(jié)構(gòu)可以通過控制加工過程的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，從而提高復(fù)合材料的力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能。

作為優(yōu)選，步驟1）所述干燥條件為：100～120℃下干燥至少4h。

作為優(yōu)選，步驟2）中所述的研磨處理在球磨機(jī)中進(jìn)行，作為優(yōu)選，所述研磨時(shí)間至少為20min，研磨的轉(zhuǎn)速大于400r/min。研磨的主要目的在于通過預(yù)混改善分散程度。