CN103205105A - 超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料及其制备方法和用途 - Google Patents
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- B29C47/92—
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料，由包含以下重量份的组分制成：10-45份聚苯醚、10-35份聚苯硫醚、10-25份相容剂、20-40份玻璃纤维、0.2-0.5份抗氧剂、1-4份抗水解剂、0.05-0.6份光稳定剂和0.2-0.7份润滑剂。本发明还公开了该超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料的制备方法和用途。本发明保留了PPO和PPS机械强度高的优点。PPS的加入增大PPO的流动性，改善PPO加工性能，而且塑料合金采用无硼无碱的抗水解玻璃纤维，配合抗水解剂及光稳定剂，解决了PPO耐溶剂性差的缺点，提高了塑料合金的耐候性能，可长期户外使用。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种超耐候聚苯醚/聚苯硫醚（PPO/PPS）合金材料及其制备方法和用途。
背景技术
随着社会的进步，科技的发展，人们的生活越来越便利，同时人们对环境的关注度也越来越高。聚苯醚(PPO)是一种性能优异的热塑性工程塑料，具有如下优点：(1)优良的物理、力学性能。密度小、无毒、较高的力学强度、耐蠕变性能好、成型收缩率低；(2)优良的耐热性能。玻璃化转变温度(Tg)在热塑性塑料中最高，约210℃，熔点约260℃，它可在160-190℃范围内连续工作，高温下的耐蠕变性是热塑性工程塑料中较为优异的；(3)优良的电性能。PPO分子结构中无强极性基团，电性能稳定，可在广泛的温度及频率范围内保持良好的电性能。其介电常数和介电损耗角正切是工程塑料中最小的，几乎不受温度、湿度及频率的影响；(4)难燃，有自熄性。其氧指数为29%，阻燃性良好；(5)优良的耐酸碱性、耐应力松弛和耐疲劳性能以及良好的尺寸稳定性。其中高抗蠕变性能则是其最突出的特点，因此PPO特别适合制作承受长期载荷的工业用结构件。但PPO也有一些缺点，如耐溶剂性差、制品容易发生应力开裂、缺口冲击强度低等。PPO耐光性差，长时间在阳光或荧光灯下使用产品易变色，颜色发黄，原因是紫外线能使芳香醚的链结合分裂；另外一个致命的缺点是流动性差，成型加工困难，由于PPO分子链刚性较大，熔体黏度高，这影响了PPO的推广应用。
PPO/PPS合金具有PPS和PPO各自的优点，诸如耐高温、耐化学腐蚀和高的机械性能和电性能，同时克服了PPS性脆、熔体粘度过低，注塑飞边溢出不易成型，以及PPO不耐溶剂和熔体粘度过大等缺点；该类产品除保持PPS优越性能以外，还吸收了PPO收缩率低、制品表面光泽、电性能优异的特点，其耐热性能介于通用工程塑料和特种工程塑料之间。
中国专利CN101768359A公开了一种玻璃纤维增强聚苯硫醚/聚苯醚复合材料及其制备方法，先将聚苯硫醚树脂、聚苯醚树脂分别鼓风干燥，称取干燥好的聚苯硫醚树脂、聚苯醚树脂及矿物填充剂、相容剂、抗氧剂、加工助剂，将上述组分高速混合与玻璃纤维加入双螺杆挤出机，熔融共混、造粒得到所述玻璃纤维增强聚苯硫醚/聚苯醚复合材料。该技术方案虽然在不降低聚苯硫醚树脂的耐温等级和刚性的情况下改善了聚苯硫醚树脂的成型精密性，但加入玻璃纤维、矿物填充剂会影响到产品的抗水解性能，而加入了耐光性较差的聚苯醚，会导致复合材料的耐候性能较差，限制了其使用范围。
发明内容
本发明就是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料，该材料具有缺口冲击强度高、耐溶剂性好、耐候性能好、加工性能优的优点。
本发明的另一目的是提供上述超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料的制备方法。
本发明的再一目的是提供上述超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料的用途。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料，由包含以下重量份的组分制成：
聚苯醚 10-45份，
聚苯硫醚 10-35份，
相容剂 10-25份，
玻璃纤维 20-40份，
抗氧剂 0.2-0.5份，
抗水解剂 1-4份，
光稳定剂 0.05-0.6份，
润滑剂 0.2-0.7份。
优选的，所述相容剂选自聚苯乙烯、PPO接枝马来酸酐、环氧树脂中的一种或几种。
优选的，所述玻璃纤维为抗水解玻璃纤维，选自无硼无碱玻璃纤维，直径为6-18μm。
进一步的，所述玻璃纤维的直径优选8-12μm。
优选的，所述抗氧剂选自抗氧剂1010（四[ 
-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯）、抗氧剂1076（
-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯）、抗氧剂168（三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯）中的一种或几种。
优选的，所述抗水解剂选自单碳化二亚胺或聚合碳化二亚胺；所述单碳化二亚胺选自二（2，6-二异丙基苯基）碳化二亚胺、二（4-苯氧基-2,6-二异丙基苯基）碳化二亚胺、二（4-叔丁基-2,6-二异丙基苯基）碳化二亚胺中的一种或几种，所述聚合碳化二亚胺选自聚4,4’-二苯甲烷基碳化二亚胺、聚对苯基碳化二亚胺、聚2,4-甲苯基碳化二亚胺、聚2,6-甲苯基碳化二亚胺、聚4,4’-二苯基醚基碳化二亚胺中的一种或几种。
优选的，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂944（多-{[6-[(1,1,3,3-四丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基] [2-(2,2,6,6-四基)-氨基]-亚己基-[4-(2,2,6,6-四基)-亚氨基]}）。
优选的，所述润滑剂选自硬脂酸钙、硅酮、石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸锌中的一种或几种。
一种超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料的制备方法，包括以下步骤：
按重量份称取10-45份聚苯醚、10-35份聚苯硫醚、10-25份相容剂、0.2-0.5份抗氧剂、1-4份抗水解剂、0.05-0.6份光稳定剂和0.2-0.7份润滑剂，经高混机高速混匀，然后将混合料倒入螺杆挤出机中，20-40份玻璃纤维从螺杆中部加入，经螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品。
优选的，所述高混机转速为800-1000rpm，混合温度为40-80℃，混合时间为3-10min。
优选的，所述螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，挤出温度为280-300℃。
本发明的超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料，其性能符合挤出型材材料的性能要求，因此，本发明的技术方案包括本发明的超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料作为挤出型材材料的用途。特别适用于发电站、太阳能等一些应用环境比较恶劣的设备。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明以PPO和PPS塑料共混，首先，合金保留了两者机械强度高的优点。其次，PPS的加入可以增大PPO的流动性，改善PPO加工性能，而且塑料合金由于采用了无硼无碱的抗水解玻璃纤维，其耐水性比无碱玻璃纤维改善7-8倍，配合抗水解剂及光稳定剂，解决了PPO耐溶剂性差的缺点，提高了塑料合金的耐候性能，可长期户外使用。聚苯醚和聚苯硫醚均有很好的绝缘性，同时该粒料组分中含有玻璃纤维，极大的增强了材料的整体强度，光稳定剂和抗水解剂赋予了材料更好的耐候性。最后，PPO/PPS合金材料成型工艺简单，节约加工成本、降低能量损耗。PPO/PPS合金材料因其良好的耐腐蚀性、绝缘性、很好的强度和耐候性，可以用于发电设备等需长期置于户外的设备配件。
具体实施方式
下面结合各实施例详细描述本发明。
实施例1
（1）按以下重量份称取各组分原料：
聚苯醚 25份，
聚苯硫醚 30份，
相容剂PS 15份，
534A抗水解玻璃纤维（巨石集团） 30份，
抗氧剂1010 0.2份，
抗氧剂168 0.1份，
抗水解剂 Stabaxol P200 （莱茵化学） 1份，
光稳定剂 944 0.05份，
硬脂酸钙 0.2份；
（2）将上述原料（除玻璃纤维外）经高混机高速混匀，其高混机速度为1000rmp，混合温度为40℃，混合10min；然后将混合物料加入挤出机，玻璃纤维从螺杆中部加入，经双螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品，控制各区的温度在280-300℃。
实施例2
（1）按以下重量份称取各组分原料：
聚苯醚 30份，
聚苯硫醚 20份，
相容剂PPO接枝马来酸酐 10份，
无硼无碱玻璃纤维（直径8μm） 40份，
抗氧剂1010 0.1份，
抗氧剂168 0.1份，
抗水解剂 聚对苯基碳化二亚胺 2份，
光稳定剂944 0.1份，
硅酮 0.2份；
（2）将上述原料（除玻璃纤维外）经高混机高速混匀，其高混机速度为800rmp，混合温度为80℃，混合3min；然后将混合物料加入挤出机，玻璃纤维从螺杆中部加入，经双螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品，控制各区的温度在280-300℃。
实施例3
（1）按以下重量份称取各组分原料：
聚苯醚 40份，
聚苯硫醚 20份，
相容剂环氧树脂 10份，
534A抗水解玻璃纤维 30份，
抗氧剂1010 0.2份，
抗氧剂168 0.2份，
抗水解剂 聚4,4’-二苯甲烷基碳化二亚胺 4份，
光稳定剂944 0.3份，
石蜡 0.2份；
（2）将上述原料（除玻璃纤维外）经高混机高速混匀，其高混机速度为900rmp，混合温度为60℃，混合6min；然后将混合物料加入挤出机，玻璃纤维从螺杆中部加入，经双螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品，控制各区的温度在280-300℃。
实施例4
（1）按以下重量份称取各组分原料：
聚苯醚 20份，
聚苯硫醚 35份，
相容剂PS 20份，
无硼无碱玻璃纤维（直径12μm） 25份，
抗氧剂1010 0.3份，
抗氧剂168 0.2份，
抗水解剂 聚2,4-甲苯基碳化二亚胺 2份，
光稳定剂 944 0.6份，
硬脂酸钙 0.2份；
（2）将上述原料（除玻璃纤维外）经高混机高速混匀，其高混机速度为850rmp，混合温度为60℃，混合5min；然后将混合物料加入挤出机，玻璃纤维从螺杆中部加入，经双螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品，控制各区的温度在280-300℃。
实施例5
（1）按以下重量份称取各组分原料：
聚苯醚 15份，
聚苯硫醚 30份，
相容剂环氧树脂 15份，
无硼无碱玻璃纤维（直径18μm） 40份，
抗氧剂1010 0.2份，
抗氧剂168 0.1份，
抗水解剂 聚2,6-甲苯基碳化二亚胺 1份，
光稳定剂944 0.4份，
聚乙烯蜡 0.3份；
（2）将上述原料（除玻璃纤维外）经高混机高速混匀，其高混机速度为980rmp，混合温度为55℃，混合7min；然后将混合物料加入挤出机，玻璃纤维从螺杆中部加入，经双螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品，控制各区的温度在290-300℃。
实施例6
（1）按以下重量份称取各组分原料：
聚苯醚 10份，
聚苯硫醚 30份，
相容剂PS 25份，
无硼无碱玻璃纤维（直径12μm） 40份，
抗氧剂1010 0.1份，
抗氧剂168 0.1份，
抗水解剂聚4,4’-二苯基醚基碳化二亚胺 3份，
光稳定剂 944 0.05份，
硬脂酸锌 0.5份；
（2）将上述原料（除玻璃纤维外）经高混机高速混匀，其高混机速度为950rmp，混合温度为45℃，混合4min；然后将混合物料加入挤出机，玻璃纤维从螺杆中部加入，经单螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品，控制各区的温度在285-300℃。
实施例7
（1）按以下重量份称取各组分原料：
聚苯醚 40份，
聚苯硫醚 10份，
相容剂PPO接枝马来酸酐 15份，
无硼无碱玻璃纤维（直径12μm） 35份，
抗氧剂1010 0.2份，
抗氧剂168 0.1份，
抗水解剂 二（4-苯氧基-2,6-二异丙基苯基）碳化二亚胺 2份，
光稳定剂944 0.2份，
硬脂酸锌 0.7份；
（2）将上述原料（除玻璃纤维外）经高混机高速混匀，其高混机速度为905rmp，混合温度为40℃，混合5min；然后将混合物料加入挤出机，玻璃纤维从螺杆中部加入，经双螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品，控制各区的温度在280-290℃。
实施例8
（1）按以下重量份称取各组分原料：
聚苯醚 45份，
聚苯硫醚 15份，
相容剂环氧树脂 20份，
无硼无碱玻璃纤维（直径6μm） 20份，
抗氧剂1076 0.2份，
抗水解剂 二（2，6-二异丙基苯基）碳化二亚胺 3份，
光稳定剂944 0.3份，
聚乙烯蜡 0.2份；
（2）将上述原料（除玻璃纤维外）经高混机高速混匀，其高混机速度为800rmp，混合温度为80℃，混合8min；然后将混合物料加入挤出机，玻璃纤维从螺杆中部加入，经双螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品，控制各区的温度在280-300℃。
对部分实施例制备得到的产品进行性能测试，性能测试结果如表1，表1列出了样品在快速紫外老化试验箱中放置2000小时进行老化处理前后的各项性能。
表1
其中，老化处理是按照GB/T 16422.3-1997中的条件进行。在黑标准温度50℃±3℃，空气相对湿度(10±5)%条件下辐照暴露5h，然后，在黑标准温度20℃±3℃下继续辐照暴露并喷水1h，如此循环。其他性能测试均按ASTM标准进行。
本发明以PPO和PPS塑料共混，保留了两者机械强度高的优点。PPS的加入可以增大PPO的流动性，改善PPO加工性能，而且塑料合金解决了PPO的耐溶剂性差的缺点。聚苯醚和聚苯硫醚均有很好的绝缘性，同时该粒料组分中含有玻璃纤维，极大的增强了材料的整体强度。玻纤增强的PPO/PPS合金材料热变形温度高达270℃，光稳定剂和抗水解剂赋予了材料更好的耐候性。PPO/PPS合金材料成型工艺简单，节约加工成本、降低能量损耗。因此，PPO/PPS合金材料可以用于需长期置于户外的设备。
另外，本发明的超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料，其性能符合挤出型材材料的性能要求，可以作为挤出型材材料，特别适用于发电站、太阳能等一些应用环境比较恶劣的设备。
以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
Claims (10)
1.一种超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料，其特征在于，由包含以下重量份的组分制成：
聚苯醚 10-45份，
聚苯硫醚 10-35份，
相容剂 10-25份，
玻璃纤维 20-40份，
抗氧剂 0.2-0.5份，
抗水解剂 1-4份，
光稳定剂 0.05-0.6份，
润滑剂 0.2-0.7份。
2.如权利要求1所述的超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料，其特征在于，所述相容剂选自聚苯乙烯、PPO接枝马来酸酐、环氧树脂中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料，其特征在于，所述玻璃纤维为抗水解玻璃纤维，选自无硼无碱玻璃纤维，直径为6-18μm；所述玻璃纤维的直径优选8-12μm。
4.如权利要求1所述的超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料，其特征在于，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料，其特征在于，所述抗水解剂选自单碳化二亚胺或聚合碳化二亚胺；所述单碳化二亚胺选自二（2，6-二异丙基苯基）碳化二亚胺、二（4-苯氧基-2,6-二异丙基苯基）碳化二亚胺、二（4-叔丁基-2,6-二异丙基苯基）碳化二亚胺中的一种或几种，所述聚合碳化二亚胺选自聚4,4’-二苯甲烷基碳化二亚胺、聚对苯基碳化二亚胺、聚2,4-甲苯基碳化二亚胺、聚2,6-甲苯基碳化二亚胺、聚4,4’-二苯基醚基碳化二亚胺中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料，其特征在于，所述光稳定剂选自受阻胺类光稳定剂944。
7.如权利要求1所述的超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料，其特征在于，所述润滑剂选自硬脂酸钙、硅酮、石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸锌中的一种或几种。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按重量份称取10-45份聚苯醚、10-35份聚苯硫醚、10-25份相容剂、0.2-0.5份抗氧剂、1-4份抗水解剂、0.05-0.6份光稳定剂和0.2-0.7份润滑剂，经高混机高速混匀，然后将混合料倒入螺杆挤出机中，20-40份玻璃纤维从螺杆中部加入，经螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品。
9.如权利要求8所述的超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料的制备方法，其特征在于，所述高混机转速为800-1000rpm，混合温度为40-80℃，混合时间为3-10min；所述螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，挤出温度为280-300℃。
10.一种超耐候聚苯醚/聚苯硫醚合金材料作为挤出型材材料的用途。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C05 | Deemed withdrawal (patent law before 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130717 |