[发明专利]钛酸钾纤维与聚苯硫醚的复合方法

说明书

本发明属于用钛酸钾纤维与聚苯硫醚复合制成复合材料的方法改 进。

以往用钛酸钾纤维与聚苯硫醚复合制成复合材料的方法，如 Eur.pat.Appl.Ep309982(CL,CO8J,5/24A)05Arp1989US Appl.103246,30SEP1987，是用高分子量聚苯硫醚与陶瓷纤维(包括 钛酸钾纤维)直接热捏合而成。捏合过程中由于没有经过聚苯硫醚由 低分子量到高分子量的化学过程，这时高分子量聚苯硫醚的粘度高、 流动性小，很难均匀分布在所有钛酸钾纤维上面是造成均匀度不好的 一个原因；加以钛酸钾纤维没有事先经过分散剂处理而往往存在聚集 状的纤维束，，这些聚集状的纤维束的存在是造成复合材料的不均匀 性增加的又一原因，因此制得的复合材料性能还不够理想。

本发明的目的在于寻找增加这种复合材料均匀度并提高该材料性 能的一种复合方法。

本发明的要点是首先把钛酸钾纤维粉末与合成聚苯硫醚用的六磷 胺溶剂(兼分散剂)在缩聚釜中充分搅拌使钛酸钾纤维充分均匀分散， 防止纤维聚集束发生，然后加入合成聚苯硫醚所需的其他原料：无水 硫化钠、对二氯苯及磷酸盐催化剂等，其用量克分子比为1:1:0.7，在 200-226℃温度和常压下，猛烈搅拌，进行逐步升温的缩聚反应，最 初使用低温200℃，使初生成的低分子量聚苯硫醚，因其流动性好， 得以充分均匀扮布和润湿在釜中的每个钛酸钾纤维，然后升温到226 ℃，并延长缩聚反应时间，浴室每个细微钛酸钾纤维颗粒上的低分子 量聚苯硫醚的分子量逐步增加，知道高分子量的聚苯硫醚生产后，停 止反应，经过分离去除杂质，而获得均匀的高分子量聚苯硫醚与钛酸 钾纤维的复合材料。

本发明的特质：(1)在有液体溶剂兼分散剂六膦胺的条件下复合成 聚苯硫醚与钛酸钾纤维的复合材料。(2)制造这种复合材料时不用热 捏合及其二是在缩聚釜中进行。(3)在钛酸钾纤维上使用低分子量聚 苯硫醚逐步缩聚为高分子量聚苯硫醚，并形成钛酸钾纤维与高分子量 聚苯硫醚的复合材料。实践证明，本发明的有点事：①钛酸钾纤维与 高分子量聚苯硫醚形成高度分散、高度均匀的复合材料；②按所述方 法获得的复合材料容易用水和乙醇等洗去不必要的杂质，因产物为海 绵状颗粒，过滤洗涤效果好，复合材料品质高；③钛酸钾纤维引入缩 聚反应器中，不仅不障碍高分子量聚苯硫醚的形成，反而使得缩聚反 应时间缩短。

从理论上将，聚苯硫醚分子结构张的端机硫原子(S)含孤对电子， 它容易与钛酸盐中钛原子(T)的空轨道生产化学键-S-Ti-，而把两种 物质结合起来，尤其是在六膦胺溶剂存在和加热条件下更是如此，把 这种S原子和Ti原子参加形成化学键的结合，简称ST结合，即钛酸 钾纤维的钛原子与聚苯硫醚的端机硫原子结合形成化学键制成的复 合材料已不是机械混合，而有化学结合，这在样品XRD分析中获得 初步证实，表现为钛酸钾纤维晶体结构最强两个X-射线衍射峰标志 的d(A)＝8.843，d(A)＝6.190，变为复合聚苯硫醚后钛酸钾纤维的同 样两个最强衍射峰标志的d(A)＝7.682，d(A)＝6.401.

关于ST结合的旁证，可与众所周知的钛酸酯中钛原子(T)空轨 道与玻璃纤维中的含孤对电子的氧原子(O)形成-O-Ti-化学键，使 得玻纤与钛酸酯偶联剂具有OT结合相类似，但不同的是在本文中已 用硫原子代替了氧原子，已将OT几何改为ST结合。

本发明于已有技术相比，具有设备简单，可免用热捏合机；生产的 ST复合材料，所用形成温度低；溶剂回收产量质量高和复合材料性 能好等特点。

实施例：在反应器(缩聚釜)中加入6克经磨细后的钛酸钾纤维 (K₂Ti₆O₃)和六膦胺100ml，在200℃温度下，搅拌1小时，然后 加入无水磷酸钠25克，含量为92％的无水硫化钠17克，对二氯苯 29克，继续在210℃温度反应1.5小时，最后在220-226℃下反应四 小时，得近白色混合物，停止反应，减压回收溶剂兼分散剂六膦胺后， 用热去离子水和乙醇洗涤反应产物，干燥，得聚苯硫醚复合钛酸钾纤 维25克，收率90％以上。产物经制样，测得复合材料的抗拉强度≥ 1210公斤/厘米²，抗弯前度≥1720公斤/厘米²。