[发明专利]复配纤维增强抗静电聚苯硫醚复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚苯硫醚复合材料及其制备方法，特别是涉及一种复配纤维增强抗静电聚苯硫醚复合材料及其制备方法。

背景技术

聚苯硫醚(PPS)的分子结构比较简单，分子结构对称，易于结晶，无极性，电性能好，不吸水。分子主链由苯环和硫原子交替排列，大量的苯环赋予聚苯硫醚以刚性，大量的硫醚键又提供柔顺性。由于聚苯硫醚独特的结构，使得其具有：良好的耐高温和热稳定性、优良的耐化学腐蚀性、优异的物理力学性能、良好的黏接性能、良好的尺寸稳定性、优良的阻燃性、良好的电性能。正是聚苯硫醚树脂具有诸多优异的性能，使得其广泛应用于机械、电子、化工和航空航天领域。

由于玻纤增强聚苯硫醚复合材料其体积电阻率一般在10¹⁵至10¹⁶Ω.cm的范围，使其在抗静电要求较高的环节中难以使用，因此对玻纤增强聚苯硫醚复合材料抗静电的研究成为了重要的研究方向。目前较为常见的方法有：1)加入抗静电剂(如季铵盐类、磺酸盐类、烷基磷酸酯类、磺酸基甜菜碱类或烷基醇酰胺类等等)；2)加入导电炭黑；3)加入碳纤维。这三种方法均存在一定的问题，聚苯硫醚树脂为特种工程塑料，其加工温度较高(270至330℃)，常用的抗静电剂难以在此加工温度使用。通过添加导电炭黑实现抗静电的目的，其添加量较高，较高量的导电炭黑的加入，使得其难以较好的分散在聚苯硫醚复合材料中，使得通过添加导电炭黑来实现抗静电作用的聚苯硫醚复合材料力学性能有明显的下降。加入碳纤维能较好的实现抗静电作用，但其成本较高，使得其在工业应用中受到了限制。

本发明的重点就是根据目前增强抗静电聚苯硫醚复合材料所存在的问题，提供一种即满足其抗静电和力学性能的要求，同时大大降低了成本的增强抗静电聚苯硫醚复合材料的制备方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是通过玻璃纤维和碳纤维复配技术得到一种即满足较高的抗静电要求(体积电阻率≤10⁵Ω.cm)，同时保持较高的力学性能的聚苯硫醚复合材料。本发明还要提供该复配纤维增强抗静电聚苯硫醚复合材料的制备方法。

本发明的目的是通过下列技术方案实现的：

一种复配纤维增强抗静电聚苯硫醚复合材料，包括下列重量百分比的组分：聚苯硫醚树脂50至55％、碳纤维15至25％、玻璃纤维15至25％、偶联剂0.5至1.5％、抗氧剂0.5至1％、增韧剂3至7％。

所述碳纤维为嫘萦系碳纤维、PAN基碳纤维、沥青基碳纤维或气相成长碳纤维中的一种。

所述玻璃纤维包括无碱纤维、中碱纤维、高碱纤维、高硅氧纤维或石英纤维中的一种。

所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂或硼酸酯偶联剂中的一种或几种复配。

所述抗氧剂包括β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯)丙酸十八碳醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N，N’-1，6-亚已基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或几种复配。

所述增韧剂为无规乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物、无规乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶或马来酸酐接枝聚烯烃弹性体中的一种或几种复配。

本发明还提供了上述复配纤维增强抗静电聚苯硫醚复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)配料步骤

将聚苯硫醚树脂50至55％、碳纤维15至25％、玻璃纤维15至25％、偶联剂0.5至1.5％、抗氧剂0.5至1％、增韧剂3至7％加入高速配料搅拌机中，速度为1000～1300rpm高速混合1至3分钟；

2)挤出步骤

将混合后的预混料置于双螺杆中经熔融挤出造粒，其挤出工艺为：双螺杆机温度区：一段温度270至300℃、二段温度280至310℃、三段温度285至310℃、四段温度290至315℃、五段温度295至315℃、机头温度295至315℃；主机频率：30至35Hz；喂料频率：10至15Hz；切粒机转速：300至800r/min；将挤出的物料冷却，送入切粒机中切粒，即制得复配纤维增强抗静电聚苯硫醚复合材料。

从本发明的上述技术特征可以看出，本发明的优点在于：利用玻璃纤维和碳纤维复配技术，在较好地保持了聚苯硫醚复合材料力学性能的同时，使得其具有较好的抗静电性能，而且较大幅度降低了聚苯硫醚复合材料成本。另外，本发明复配纤维增强抗静电聚苯硫醚复合材料的熔体流动性好，易注塑成型，长期使用温度为200至220℃。