本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度耐沖擊聚苯硫醚/玄武巖纖維復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
：目前，針對(duì)聚苯硫醚各項(xiàng)性能優(yōu)良，但韌性不足的缺點(diǎn)，其主要增強(qiáng)材料是玻璃纖維、芳綸纖維和納米碳酸鈣等，這些材料仍存在污染大、分散性差等缺點(diǎn)。而玄武巖纖維是一種新型環(huán)保高性能纖維，具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫等多種優(yōu)異性能。此外，玄武巖纖維的生產(chǎn)，產(chǎn)生的廢棄物少，產(chǎn)品廢棄后可直接在環(huán)境中降解，已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。它的引入既可以節(jié)約成本、保護(hù)環(huán)境，也可以顯著提高復(fù)合材料的性能。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的，在于提供一種高強(qiáng)度的聚苯硫醚基復(fù)合材料，同時(shí)還兼具優(yōu)良的耐沖擊性能、耐熱性能以及加工性能，以滿足實(shí)際中的需要。本發(fā)明還針對(duì)聚苯硫醚/玄武巖纖維復(fù)合材料脆性大的缺點(diǎn)，引入相容劑乙烯-辛烯共聚物-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物，改善了樹脂與纖維的界面結(jié)合，大大增強(qiáng)復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度，同時(shí)引入硫酸鈣晶須，進(jìn)一步增加復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度并改善材料的加工流變行為。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：本發(fā)明按照以下配方進(jìn)行配料：聚苯硫醚60％～75％，短切玄武巖纖維15％～25％，硫酸鈣晶須4％～8％，乙烯-辛烯共聚物-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物(POE-g-GMA)5％～10％，硅烷偶聯(lián)劑0.05％～0.2％。其中，所用PPS樹脂為注塑級(jí)。其中，所用玄武巖纖維為短切型，纖維直徑為10μm～15μm，纖維長(zhǎng)度為3mm～6mm。其中，所用硅烷偶聯(lián)劑為KH-560。其中，所用晶須為硫酸鈣晶須，經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑KH-560表面處理，晶須直徑1-4μm，長(zhǎng)徑比為50-80。其中，所用相容劑為乙烯-甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物。本發(fā)明采用的晶須經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑KH560表面處理，可以在復(fù)合材料中均勻分散，進(jìn)一步提高聚苯硫醚/玄武巖纖維復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度，也可以降低材料的粘度，改善加工性能。本發(fā)明的復(fù)合材料中還可以加入少量硫化助劑，如二乙烯基苯均聚微球來(lái)提高材料的強(qiáng)度，其用量為1％～2％，微球的直徑一半為80～800nm，優(yōu)選100～600nm。上述高強(qiáng)度耐沖擊聚苯硫醚/玄武巖纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝為：(1)將硅烷偶聯(lián)劑配成溶液，均勻地噴灑在玄武巖纖維和硫酸鈣晶須上，然后將各原材料按比例混合；(2)將混合好的原料用平行雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒制得聚苯硫醚基復(fù)合材料，其中雙螺桿擠出機(jī)工作溫度為270℃～290℃，螺桿轉(zhuǎn)速為65r/min～90r/min，切料機(jī)轉(zhuǎn)速為100r/min～140r/min；(3)在100℃～120℃溫度下干燥3h～4h。本發(fā)明采用的相容劑和偶聯(lián)劑均帶有環(huán)氧基團(tuán)，可以與聚苯硫醚、無(wú)機(jī)填料發(fā)生反應(yīng)，發(fā)生協(xié)同效應(yīng)，大大改善了填料在基體中的分散與結(jié)合。按本發(fā)明配方稱料后用平行雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，各段溫度控制在270℃～290℃，螺桿轉(zhuǎn)速采用65r/min～95r/min，將造好的粒在100℃～120℃的烘箱中下干燥3～4h，然后稱重包裝。加工出標(biāo)準(zhǔn)要求的試樣進(jìn)行測(cè)試的各項(xiàng)性能見表1：表1本發(fā)明材料性能性能測(cè)試值執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)拉伸強(qiáng)度，MPa75～105GB/T1040.2-2006/1A/20彎曲強(qiáng)度，MPa150～170GB/T9341-2008懸臂梁無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度，kJ/m224～30GB/T1843-2008/U懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度，kJ/m25.0～7.5GB/T1843-2008/A熱變形溫度(8.0MPa,平放)，℃100～115GB/T1634.2-2004阻燃性能HBUL94成型收縮率，％0.05％～0.3％GB/T17037.4-2003具體實(shí)施方式下面用實(shí)施例1-3和比較例1-4對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步發(fā)明，而本發(fā)明并不限于此。采用聚苯硫醚為主體材料，按照表2所列配方制備符合本發(fā)明要求的以玄武巖纖維和晶須為補(bǔ)強(qiáng)填料，以乙烯-辛烯共聚物-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物為增容劑實(shí)施例1-3，采用相似的配料方法，使用硅烷偶聯(lián)劑KH550作為比較1，使用玻璃纖維作為比較2，使用芳綸纖維作為比較3，不使用相容劑為比較4。根據(jù)表2中的配方生產(chǎn)得到的7中不同產(chǎn)品的物性測(cè)定結(jié)果如表3所示。本發(fā)明中，硅烷偶聯(lián)劑的用量為0.1％，均勻地噴灑在玄武巖纖維、硫酸鈣晶須、玻璃纖維或芳綸纖維上，玄武巖纖維、硫酸鈣晶須、玻璃纖維或芳綸纖維之和包括了0.1％的硅烷偶聯(lián)劑。例如，實(shí)施例1中玄武巖纖維與硫酸鈣晶須、偶聯(lián)劑之和為22％，其中包含了0.1％的偶聯(lián)劑。實(shí)施例1、一種高強(qiáng)度耐沖擊聚苯硫醚/玄武巖纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝為：(1)將硅烷偶聯(lián)劑配成溶液，均勻地噴灑在玄武巖纖維和硫酸鈣晶須上，然后將聚苯硫醚70％，短切玄武巖纖維18％，硫酸鈣晶須4％(短切玄武巖纖維和硫酸鈣晶須包含了硅烷偶聯(lián)劑KH560)，乙烯-辛烯共聚物-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物(POE-g-GMA)8％混合；(2)將混合好的原料用平行雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒制得聚苯硫醚基復(fù)合材料，其中雙螺桿擠出機(jī)工作溫度為270℃～290℃，螺桿轉(zhuǎn)速為65r/min～90r/min，切料機(jī)轉(zhuǎn)速為100r/min～140r/min；(3)在100℃～120℃溫度下干燥3h～4h；(4)將造好的粒料稱重包裝。實(shí)施例2、主要步驟與實(shí)施例1相同，除了短切玄武巖纖維、硫酸鈣晶須以及POE-g-GMA含量不同。實(shí)施例3、主要步驟與實(shí)施例1相同，除了短切玄武巖纖維、硫酸鈣晶須以及POE-g-GMA含量不同。比較例1、主要步驟與實(shí)施例1相同，偶聯(lián)劑由KH550替代KH560。比較例2、主要步驟與實(shí)施例1相同，玄武巖纖維由玻璃纖維替代。比較例3、主要步驟與實(shí)施例1相同，玄武巖纖維由芳綸纖維替代。比較例4、主要步驟與實(shí)施例1相同，除了短切玄武巖纖維、硫酸鈣晶須含量不同外，未加入POE-g-GMA相容劑。表2本發(fā)明具體實(shí)施方式(單位：％)組分實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3比較例1比較例2比較例3比較例4PPS70706570707070玄武巖纖維181520180020玻璃纖維00001800芳綸纖維00000180硫酸鈣晶須451044410POE-g-GMA81058880偶聯(lián)劑KH560KH560KH560KH550KH560KH560KH560表3材料性能以上實(shí)施得到的產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)試：聚苯硫醚60％～75％，短切玄武巖纖維15％～25％，硫酸鈣晶須4％～8％，乙烯-辛烯共聚物-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物5％～10％，硅烷偶聯(lián)劑0.05％～0.2％，采用雙螺桿擠出造粒再進(jìn)行注塑制備試樣的方法，測(cè)試結(jié)果表明材料具有優(yōu)良的力學(xué)強(qiáng)度和耐熱性能。以上已以較佳實(shí)施例公開了本發(fā)明，然其并非用以限制本發(fā)明，凡采用等同替換或者等效替換方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3