一种耐高温的纳米注塑PPS复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及复合材料技术领域，具体涉及一种耐高温的纳米注塑PPS复合材料及其制备方法。所述耐高温的纳米注塑PPS复合材料由以下原料组成：PPS、玻璃纤维或改性玻璃纤维、氧化锆、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、相容剂、增韧剂、润滑剂。本发明专利技术通过预处理改性剂可以有效提高玻璃纤维和氧化铝的结合力，并且提高在PPS中的相容性能和分散性能以及结合性能，最终提高PPS复合材料的耐高温性能、阻燃性能与机械性能。机械性能。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温的纳米注塑PPS复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料
，具体涉及一种耐高温的纳米注塑PPS复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚苯硫醚(PPS)又称聚苯撑硫、聚次苯基硫醚，是一种分子主链结构为硫和芳基结构交替连接的高分子聚合物。PPS是继尼龙、聚碳酸脂、聚甲醛、聚苯醚、聚酯五大工程塑料之后的第六大工程塑料。PPS较突出的优点包括耐高温、耐辐射、耐腐蚀，机械性能、电性能、阻燃性和生物相容性良好，成型方法多样，用途广泛，此外其制品还可进行二次加工。但它也有不足与缺点，如链结构刚性大，导致PPS树脂的机械性能不高，尤其是冲击性能较低，这在一定程度上限制了其应用。
[0003]为改善PPS的某些性能，需要在其中添加功能材料。中国专利技术专利(申请号：202011270857.7)公开了一种耐翘曲高强高韧的PPS复合材料及其制备方法，该PPS复合材料，包括如下重量百分比的各组分：40％
‑
60％交联型聚苯硫醚树脂，5％
‑
10％聚醚砜树脂，30％
‑
50％短切扁平状玻璃纤维，0.5％
‑
5％双酚A型固体环氧树脂。尽管该专利技术制备得到的PPS复合材料具有良好的强度和低翘曲性能，但是该专利技术中采用的扁平玻璃纤维与PPS基体的相容性能和分散性能很差，导致其PPS复合材料的机械性能依然不佳。因此，本专利技术为了解决的玻璃纤维在基体中的相容性能问题做了进一步研究，不仅提高了PPS复合材料的机械性能差等问题，同时还提高了材料的阻燃性能，进一步扩大了其应用范围。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种耐高温的纳米注塑PPS复合材料及其制备方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种耐高温的纳米注塑PPS复合材料，由以下重量份原料组成：80
‑
140重量份PPS、20
‑
40重量份玻璃纤维或改性玻璃纤维、1
‑
4重量份氧化锆、2
‑
6重量份二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、10
‑
20重量份相容剂、1
‑
3重量份增韧剂、2
‑
5重量份润滑剂。
[0007]玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，优点是耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高。但由于玻璃纤维表面光滑且在PPS中的分散性能差，表面没有能够和PPS交联的基团，和PPS的紧密接连性能很差，并且在加工过程中的强相互作用力下，玻璃纤维会发生位移，从而导致其内部产生雾状裂纹，导致PPS复合材料的局部机械性能差。因此通过对玻璃纤维进行改性处理，使得玻璃纤维的耐热性、耐高温性提高，提高PPS复合材料的整体机械性能。
[0008]所述改性玻璃纤维的制备方法如下：
[0009]S1、将8
‑
15重量份仲丁醇铝与200
‑
400重量份20
‑
40wt％乙醇水溶液混合，在70
‑
90℃、400
‑
800rpm下反应0.5
‑
2h，自然冷却得到水解液；加入0.5
‑
1.5重量份5
‑
15wt％硝酸混
合均匀后，在160
‑
220℃高压反应釜下保温6
‑
12h后自然冷却，得到氧化铝溶胶；再加入2
‑
5重量份四(2
‑
羟基乙氧基)硅烷，在55
‑
70℃下反应0.5
‑
2h，冷却至室温，将其浸泡在无水乙醇中老化60
‑
100h，干燥，得到功能化氧化铝溶胶；
[0010]S2、将6
‑
10重量份玻璃纤维和60
‑
100重量份40
‑
50wt％氢氟酸混合，置于70
‑
90℃下反应2
‑
4h，用30
‑
50wt％乙醇水溶液洗涤至中性，干燥，得到酸化玻璃纤维；向上述酸化玻璃纤维中加入40
‑
60重量份60
‑
80wt％乙醇水溶液，再加入1
‑
2重量份上述功能化氧化铝溶胶，在超声功率300
‑
500W、超声频率40
‑
70kHz下超声10
‑
30min，再置于45
‑
65℃、400
‑
800rpm下搅拌1
‑
3h，抽滤、洗涤、干燥，即得改性玻璃纤维。
[0011]氧化铝凝胶具有诸多的有点：密度低、比表面积大及耐高温等优良特性，可用于高温隔热复合材料，但由于氧化铝的脆性也会大大降低其力学性能。因此，本专利技术为了获得即具有耐高温性能又具有很强的机械性能的PPS复合材料，将氧化铝凝胶与玻璃纤维复合在一起，不仅解决了玻璃纤维难以与PPS复合材料中物质不相容以及分散性能差等问题，同时还提高了PPS复合材料的耐高温性能。
[0012]由于玻璃纤维对PPS基体造成了一定的阻隔效应，提高了材料的热稳定性、耐高温性能和阻燃性。但玻纤的加入可能导致“烛芯效应”，而本专利技术通过具有良好阻燃性能的氧化铝凝胶包覆在玻璃纤维表面，有效的阻碍了可燃物质沿着玻璃纤维表面向燃烧区域转移，从而有效解决的烛芯效应的弊端，提高了材料的阻燃性能。利用了自制的硅烷偶联剂和钛酸四丁酯经水解形成的水解液作为分散液，利用该分散液中高活性的硅醇键与玻璃纤维表面的羟基反应，使得玻璃纤维表面包覆一层负载有二氧化硅的超支化聚硅氧烷，使得玻璃纤维能够在PPS基料中均匀分散，同时负载二氧化硅的超支化聚硅氧烷可以有效与功能化氧化铝凝胶结合在一起，提高氧化铝凝胶负载玻璃纤维的包覆率，最终提高阻燃性能。
[0013]本专利技术通过预处理改性剂可以有效提高玻璃纤维和氧化铝的包覆率，并且提高在PPS中的相容性能和分散性能以及结合性能，预处理改性剂通过化学键将玻璃纤维和氧化铝凝胶有效结合在一起，改善玻璃纤维的分散性和界面结合力，再利用改性后的玻璃纤维缠绕丝具有良好的隔热性能、抗压强度、分散性和界面结合力，最终提高PPS复合材料的耐高温性能、阻燃性能与机械性能。
[0014]优选的，所述改性玻璃纤维的制备方法如下：
[0015]S1、将8
‑
15重量份仲丁醇铝与200
‑
400重量份20
‑
40wt％乙醇水溶液混合，在70
‑
90℃、400
‑
800rpm下反应0.5
‑
2h，自然冷却得到水解液；加入0.5
‑
1.5重量份5
‑
15wt％硝酸混合均匀后，在160
‑
220℃高压反应釜下保温6
‑
12h后自然冷却，得到氧化铝溶胶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温的纳米注塑PPS复合材料，其特征在于，包括以下原料：PPS、玻璃纤维或改性玻璃纤维、氧化锆、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、相容剂、增韧剂、润滑剂。2.如权利要求1所述的耐高温的纳米注塑PPS复合材料，其特征在于，所述改性玻璃纤维的制备方法如下：S1、将仲丁醇铝与乙醇水溶液混合进行加热反应，得到水解液；加入硝酸混合均匀后，进行水热反应，得到氧化铝溶胶；再加入四(2
‑
羟基乙氧基)硅烷反应，冷却至室温，老化，干燥，得到功能化氧化铝溶胶；S2、将玻璃纤维和氢氟酸混合，加热反应，得到酸化玻璃纤维；向上述酸化玻璃纤维中加入乙醇水溶液，再加入上述功能化氧化铝溶胶超声，即得改性玻璃纤维。3.如权利要求1所述的耐高温的纳米注塑PPS复合材料，其特征在于，所述改性玻璃纤维的制备方法如下：S1、将仲丁醇铝与乙醇水溶液混合进行加热反应，得到水解液；加入硝酸混合均匀后，进行水热反应，得到氧化铝溶胶；再加入四(2
‑
羟基乙氧基)硅烷反应，冷却至室温，老化，干燥，得到功能化氧化铝溶胶；S2、将4
‑
羟基吡啶
‑2‑
羧酸、改性剂与乙醇混合，加热反应，减压蒸馏，得到预处理改性剂；将上述制备预处理改性剂、钛酸四丁酯和乙醇水溶液混合均匀，加入盐酸搅拌，冷却，得分散液；S3、将玻璃纤维和氢氟酸混合，加热反应，得到酸化玻璃纤维；向上述酸化玻璃纤维中加入上述分散液搅拌，得预处理玻璃纤维；将预处理玻璃纤维浸入乙醇水溶液中，再加入上述功能化氧化铝溶胶超声，即得改性玻璃纤维。4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄辉华，蔡剑峰，涂磊，
申请(专利权)人：大韩高性能材料广东有限公司，
类型：发明
国别省市：