[發明專利]一種環氧樹脂改性聚苯硫醚復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201510078277.0
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104650586A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 毛正和;朱愛萍;劉日杰;周婷
• 申請（專利權）人: 揚州市維納復合材料科技有限公司
• 主分類號: C08L81/02
• 分類號: C08L81/02;C08L63/00;C08K7/24;C08K7/14;C08K7/06;C08K3/34
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

技術領域

????本發明屬于高分子復合材料技術領域，具體涉及對聚苯硫醚進行改性的工藝技術。

背景技術

????聚苯硫醚（PPS）、聚醚醚酮（PEEK）、聚砜（PSF）、聚酰亞胺（PI）、聚芳酯（PAR）以及液晶聚合物（LCP）被稱為6大特種工程塑料。聚苯硫醚(?PPS)綜合性能優越，具有優良的耐熱、耐腐蝕性能，200℃以下不溶于任何溶劑。它還具有較高阻燃性能，不加阻燃劑就可達UL94?V0級，尺寸穩定性好，高溫環境下吸濕后尺寸幾乎不變，具有極好的粘合性能和優良的加工性能。因此，PPS已成為特種工程塑料的第一大品種，廣泛地應用在電子、電器、汽車、航空航天等領域。但是PPS也存在不足之處，如純PPS?制品的脆性較大、韌性較差、剛性和強度不夠高，另外價格較高，這就限制了PPS?的應用。所以，需要對PPS進行增強和增韌改性。對PPS增強的主要方法是無機填料填充，如添加玻纖和碳纖維。對PPS增韌的主要方法有化學改性與物理改性。化學結構改性是在PPS分子鏈中引入改性單體，改變PPS的分子鏈結構，化學增韌改性的增韌改性效果顯著，不足之處是要經過一些化學反應，過程不好控制。物理改性是在基體中加入另一種彈性體組分，但不改變分子鏈結構，通過形成功能優良的共混體系，達到增韌目的。目前改性PPS的研究一般集中在將PPS與玻璃纖維、礦物填料、碳纖維或其他聚合物共混改性，從而均衡各聚合物和無機物組分的性能，獲得綜合性能優異的復合材料。同時，共混還可賦予PPS特殊性能，如防潤滑性、導電性，使其成為功能化聚合物。

環氧樹脂的分子結構是以分子鏈中含有活潑的環氧基團為特征，環氧基團可以位于分子鏈的末端、中間或成環狀結構。環氧樹脂對PPS的增韌機理是環氧樹脂的環氧基團可以與PPS中的-SH基團發生如下的擴鏈反應，結果在剛性的PPS鏈上引入了柔性鏈，降低了PPS的結晶性，結果使得PPS的韌性大幅度增加。

同時環氧樹脂對金屬和非金屬材料具有優異的粘接性能，可以增加無機粉末填料與PPS基體的相容性，促進在PPS基體中均勻分散，因此，環氧樹脂在PPS復合材料體系中可以起到界面相容劑的作用。因此，環氧樹脂改性聚苯硫醚復合材料具有優異的強度及韌性。

發明內容

本發明目的是提出一種高強度、高韌性的改性聚苯硫醚復合材料。

本發明復合材料由聚苯硫醚樹脂、環氧樹脂、無機粉末填料和偶聯劑組成，所述聚苯硫醚樹脂占復合材料總質量的55%～95%，環氧樹脂占復合材料總質量的2%～5%，無機粉末填料占復合材料總質量的0.1%～40%，偶聯劑占復合材料總質量的0.2%～2%。

經過改性后的復合材料相比PPS拉伸強度、斷裂伸長率以及韌性有了大幅度提升。

所述無機粉末填料為埃洛石、短切玻璃纖維、碳納米管或碳纖維中的一種。這些無機粉末填料的填充可以賦予復合材料更加優異的強度及韌性，同時可以提高復合材料的熱穩定性。

所述偶聯劑為γ-?氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-環氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷中的一種。偶聯劑的使用可以提高PPS與無機粉末填料間界面粘結力，進而提高復合材料的機械力學性能。

所述環氧樹脂型號為E-51、E-44中的一種。常溫下呈現液體狀態的環氧樹脂具有較高的環氧值，具有更多的與PPS反應增韌的活性基團。

本發明還提出以上復合材料的制備方法。

其技術方案是：將環氧樹脂溶解于溶劑后與偶聯劑和干燥的聚苯硫醚樹脂均勻混合后于60℃條件下烘干，然后經過研磨得到聚苯硫醚樹脂改性粉末，再將聚苯硫醚樹脂改性粉末與無機粉末填料混合均勻后經雙螺桿擠出機擠出造粒；所述干燥的聚苯硫醚樹脂占總投料量的55%～95%，所述環氧樹脂占總投料量的2%～5%，偶聯劑占總投料量的0.2%～2%，無機粉末填料占總投料量的0.1%～40%。

本發明針對化學改性增韌PPS過程難以控制的缺點，創新地采用環氧樹脂改性PPS，利用反應性共混技術實現化學改性增韌PPS。在此基礎上利用環氧樹脂分子上的功能基團，以及偶聯技術增加無機粉末填料與PPS基體的界面相容性，以獲得無機粉末填料在聚合物基體中分散均勻的復合體系，制備工藝簡單，成本低廉，對設備要求低。

本發明所述溶劑為丙酮、乙醚、乙醇、甲苯中的至少任意一種，溶劑用量為環氧樹脂與偶聯劑總質量的10倍。采用質量10倍于有機改性劑的溶劑可以很好地潤濕PPS粒料，使得PPS表面改性更加均勻。