[发明专利]聚苯硫醚/聚醚砜基复合材料、制备方法及由其制备的耐磨件

说明书

技术领域

本发明涉及新材料领域，尤其是涉及一种由聚苯硫醚和聚醚砜混合物为基体的聚醚型耐磨复合材料、制备方法，以及由其制备的耐磨件。

背景技术

聚苯硫醚(Polyphenylene sulfite，简称PPS)是一种高结晶度热塑性特种工程塑料，该物质分子主链由刚性的苯环和柔顺性的硫原子交替排列组成，分子结构对称，因而PPS具有优良的耐腐蚀性、阻燃性，尺寸稳定性、粘合性和易加工性。有望在电子电气、汽车、机械、航空航天、化工等领域广泛应用。但纯PPS存在脆性大、韧性差，而且成型加工过程中要求模具温度高，熔融过程粘度不稳定，高温条件下在空气中易氧化交联等问题。

由于PPS的上述缺陷及成本因素，对PPS的改性成为国内外研究的热点，其主要手段有纤维增强PPS、颗粒填充改性PPS、以及与聚合物共混等，具体如下：

(1)纤维增强PPS复合材料

常用的纤维有玻璃纤维(GF)和碳纤维(CF)，能达到提高材料的强度、刚度和耐热性的目的，且工艺简单，挤出、模压、注塑等常规加工方法均适用。但使用纤维对PPS进行性能增强时会增大材料的各向异型，使得复合材料在晶体不同方向上的物理、化学特性相差较大。

晶须(Whisker)是具有一定长径比(一般L/D＞20)的金属氧化物或盐类，不同于一般的粉末填料，其纤维状的微观结构使其在作为填料填充高分子材料时，具有显著的增强材料的强度效果，并能克服纤维增强复合材料时材料各向异性大的缺陷。

现有技术表明：纤维(或晶须)的加入使得PPS的热力学性能得到改善，力学性能得到增强，复合材料的拉伸强度和拉伸模量均得到了提高。

(2)颗粒填充改性PPS

聚合物/无机填料复合材料的开发，最初是希望在保证材料性能的基础上降低材料的成本，然而，经过几十年的发展，尤其是纳米技术产生以后，聚合物/无机填料复合材料不但实现了降低成本的目的，而且无机填料的加入还能提高复合材料的刚性、耐热性、增强、增韧及导电性等性能。但无机物与大分子高聚物之间相容性较差，难以保证纳米粒子在其中均匀分散，因而对材料性能的增强效果大打折扣。

(3)PPS与聚合物共混改性

PPS与聚合物共混主要是改善PPS的韧性和熔融稳定性，以提高PPS的抗冲击强度。近年来，研究主要集中在PPS/聚酰胺(PA66)、PPS/聚碳酸酯(PC)、PPS/聚醚醚酮(PEEK)、PPS/聚四氟乙烯(PTFE)、以及PPS/聚酰亚胺(PI)。

研究发现，PPS/PA66共混可提高PPS的韧性，同时改善PA66的阻燃性，但其尺寸稳定性不够；PC、PEEK、PI能改善PPS的脆性，但PEEK和PI价格太贵，而PC与PPS相容性欠佳。

《塑料科技》2006年6月，第34卷第3期第1-3页，《PPS/PC/GF/Nano-CaCO₃复合材料的冲击性能和弯曲性能》文章中提到，梁基照等用PC、GF和Nano-CaCO₃共混后改性PPS，并对其中Nano-CaCO₃的含量与复合材料缺口冲击强度、无缺口冲击强度、弯曲模量、弯曲强度之间的关系进行了讨论。分析图1-4得出当Nano-CaCO₃的质量分数为6％时，所制得的复合材料PPS脆性和刚性得到较大改善。但此文献中仅对Nano-CaCO₃在复合材料中的用量进行了讨论，没有就PC和GF在复合材料中用量进行讨论，因而对实际的生产不具有指导意义，同时本文只讨论了Nano-CaCO₃对PPS脆性的改进，却没有讨论提高复合材料耐磨性能的问题，因而对材料性能的研究不充分。

综上所述，现需继续研究PPS增强复合材料，以提高现有复合材料的耐磨性、降低生产成本、简化工艺。

发明内容

本发明目的在于提供一种聚苯硫醚/聚醚砜基复合材料(PPS/PES基复合材料)，该复合材料具有较优的耐磨、耐高温、以及优良的力学性能。

本发明提供了一种聚苯硫醚/聚醚砜基复合材料，包含重量百分数为30-50％的聚苯硫醚、20-50％聚醚砜、10-30％以偶联剂处理过的钛酸钾晶须、8％-12％的聚四氟乙烯以及适量的加工助剂。

进一步地，以偶联剂处理过的钛酸钾晶须是由偶联剂水解后与钛酸钾晶须混合制得而成的，在制备过程中，偶联剂的用量为钛酸钾晶须重量的1-3％。

进一步地，该聚苯硫醚/聚醚砜基复合材料包括的聚醚砜的重量百分数为30-40％、以偶联剂处理过的钛酸钾晶须的重量百分数为10-20％、聚四氟乙烯的重量百分数为10％。