[发明专利]一种新型PPS复合材料

说明书

本发明所述一种新型PPS复合材料，其原料及原料重量百分含量如下：聚苯硫醚40‑50％、偶联剂0.1‑1％、硬脂酸钙0.1‑3％、环氧丙烷0.1‑3％、二甲基乙醇胺0.1‑3％、连续长纤维增强剂40‑60％。本发明具有抗冲击，耐热、强度高的特点。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，尤其涉及一种新型PPS复合材料。

背景技术

汽车水泵是发动机冷却系统的重要部件，它的作用是泵送冷却液，使冷却液在发动机的冷却水道内快速流动，以带走发动机工作时产生的热量，保持发动机正常工作温度。汽车发动机使用的水泵是离心式水泵，这种水泵又壳体、叶轮、轴承、泵轴、水封以及传动带轮等组成。叶轮是水泵的重要部件，目前汽车发动机冷却水泵叶轮使用的材料主要为铸铁、钢板或者铝合金，各具特色及不足之处。铸铁叶轮使用最多，其抗腐蚀、使用寿命长，但是重量较重，且由于叶轮为铸造成型，叶轮的动平衡性差，水泵在工作时，使用铸铁铸造的叶轮平稳性降低，工作时消耗功率大，从而降低了水泵的效率；钢板叶轮重量较轻，但是耐腐蚀性差，且叶翅形状受工艺限制而只能制作简单的叶翅形状；铝镁合金叶轮重量较轻，可以制成多种叶翅形状，但是耐腐蚀性差，使用寿命较短。

PPS，中文名称叫聚苯硫醚，它具有硬而脆、结晶度高、难燃、热稳定性好、机械强度较高、电性能优良，耐化学腐蚀性强等特点。PPS是工程塑料中耐热性最好的品种之一，经玻璃纤维改性的PPS材料，其热变形温度一般大于260度，耐化学腐蚀性仅次于四氟乙烯。此外，它具有成型收缩率小，吸水率低、阻燃性好、耐振动疲劳性好，耐电弧性强等优点，特别是在高温、高湿的环境下任然有极佳的电绝缘性，但其缺点是脆性大、韧性差，耐冲击强度低，经过玻纤增强改性后，可以在一定程度上克服上述缺点，获得了优异的综合性能，完全可以应用在冷却水泵的叶轮上。

与传统的金属材料相比，连续纤维增强PPS复合材料注塑成型的水泵叶轮具有如下的优势：

1）突出的轻量化优势；对同一发动机而言，热塑性复合材料和传统金属材料在强 度、刚度相近的条件下，水泵叶轮本身质量标准，连续纤维增强PPS注塑件比铸铁制件减重50%，比铝合金铸件减重30%左右，比较的前提条件是已考虑并计入为补偿PPS材料刚度和强度所增加的壁厚设计以及加强筋设计对质量的影响，因此，轻量化优势使新材料叶轮应用前景十分广泛。

2）设计自由度高；部件壁厚变化、局部加强筋设计、倒扣结构，与其他部件集成为一体化的可能性大大增强。

3）加工成本低；功能良好的连续纤维增强PPS材料注塑成型的水泵叶轮，不但能提高生产效率，同时能降低生产成本。仅注塑模具一项，可以节省的费用就相当可观，

4）生产废品率低；这是由于注塑制造工艺比铸造工艺的制造不良率低。因为热塑 性工程塑料注塑的叶轮与其他相关部件集成为统一的整体，原来传统材料所必需的与单独 制造的相关部件联接、紧固用螺栓便可省去或者大大减少，整个系统的质量降低，消耗材料减少，因此生产废品率降低导致的相对生产效率提高，同时系统成本大大降低。

我国在汽车发动机冷却水泵叶轮热塑性PPS材料方面，也有一些研究，如中国专利CN102322442A公布了一种聚苯硫醚材料的水泵叶轮，其叶轮本体的材料为占叶轮本体重量的50-70％的纯聚苯硫醚(PPS)和占叶轮本体重量的30-50％的改性玻璃纤维组成的工程塑料，且叶轮本体内装有具内凹槽的叶轮座，该叶轮座与叶轮本体构成为一体。其制造方法是：将预热好的叶轮模具动模和静模分开，将预热好的叶轮座套入动模内的叶轮座定位轴上，然后进行合模、锁模，PPS塑料在注塑机料筒内送达至注塑机喷嘴而注入至叶轮模具动模内，并进行保压，形成PPS材料的水泵叶轮成品。该发明的缺点是所用的30~50%玻纤增强PPS是通过双螺杆挤出机中熔融混合，由于双螺杆的剪切作用，玻纤长度比较短，仅有0.3~0.5mm，对PPS材料的增韧效果不理想，导致叶轮的刚性有待提高。

发明内容

为解决上述现有的技术问题，本发明采用如下方案：