【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种共聚物及其制备方法和包含该共聚物的玻璃纤维增强聚砜复合材料，属于改性聚砜复合材料的领域。
技术介绍
1、聚砜树脂(简称psf或psu)是上世纪六十年代出现的新型特种工程塑料，属于非结晶性高分子材料。其主链中含有苯环，且－so2－(砜基)基团的硫原子处于最高的氧化状态，因而抗氧化性能、机械性能较好，醚键的存在又提供了一定韧性。此外，聚砜还具有无毒、可自熄、耐腐蚀等优点，在航天航空、汽车、餐具、医疗设备等多领域均有所应用。但纯的聚砜材料耐冲击强度不高，耐候性、长期耐疲劳强度、高温下的抗热氧化性较差，且成本较高，这在一定程度上限制了其广泛应用。
2、玻璃纤维具有抗拉性能好、弹性模量大、不易发生化学腐蚀、良好的抗变形能力、价格便宜等特点，其在塑料、橡胶增强改性领域大量使用。在玻璃纤维增强聚砜复合材料制备领域，由于聚砜属于有机高分子材料，而玻璃纤维属于无机材料，即使通过偶联剂对玻璃纤维表面改性，两者复合后仍会存在一定的分离型相界面，使得力学性能提升有限，且复合后熔体流动性普遍大幅度降低，存在加工困难且高温下加工后易变黄变暗等问题。
3、专利文献cn105330862b、cn105331082b、cn104220530b均为在聚砜树脂中加入玻璃纤维和助剂来制备玻璃纤维增强聚砜复合材料。在专利文献cn114456600a中引入了聚芳酰胺液晶聚合物来提高材料的流动性，改善聚砜树脂易应力开裂的问题。在专利文献cn101608067b在复合材料中加入了8-20％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)来提高
4、非专利文献《马来酸酐(ma)接枝聚砜聚合物对原位复合体系的增容改性研究》、《聚砜基体原位混杂复合材料的梯度结构》中将原位聚合制备的聚砜接枝马来酸酐共聚物(psf-g-mah)引入聚砜中制备复合材料。非专利文献《聚砜接枝共聚物对聚砜/纤维复合材料加工与性能的影响研究》中通过引入不同接枝率的psf-g-8c制备了gf/psf复合材料。
5、在玻璃纤维增强聚砜复合材料中不加入增容剂一类原料时，玻璃纤维与聚砜树脂基体之间的相容性较差，难以使力学性能得到大幅度提升。而加入液晶聚合物、abs、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规共聚物等常规相容剂时，这些相容剂和聚砜在结构上还是存在一定区别，使得两相间在热力学上增容作用有限，较差的相容性将会使液晶聚合物增强的玻璃纤维相在基体中分散不均，试件断面形态常呈现明显的芯-皮结构，且与树脂基体之间的界面结合程度较差，在受到外力拉伸时，力不能有效的从树脂基体转移至玻璃纤维，致使力学性能提升有限。同时部分常规相容剂的耐高温能力有限，在350℃左右(即，部分聚砜或玻璃纤维/聚砜复合材料的加工温度)时即会出现分解或断链问题，使复合材料易出现黄变、发黑等现象。
技术实现思路
1、专利技术要解决的问题
2、本专利技术的目的在于解决现有技术存在的问题，即，玻璃纤维与聚砜树脂基体之间的界面结合问题，同时解决或缓解复合材料在高温加工时的黄变、发黑现象。
3、用于解决问题的方案
4、为了实现上述目的，本专利技术人进行了深入研究，意外地发现：通过特定共聚物，可以解决玻璃纤维与聚砜树脂基体之间的界面结合问题，实现玻璃纤维增强聚砜复合材料的力学性能的提升，同时通过混合使用特定的抗氧化剂，可以解决或缓解复合材料在高温加工时的黄变、发黑现象。
5、本专利技术人注意到，在马来酸酐接枝的聚砜和马来酸酐接枝的聚碳酸酯由制成的共聚物中，聚碳酸酯的分子结构与聚砜相似度很高，两者具有很好的相容性，聚砜链段和聚碳酸酯链段主要提供和聚砜树脂基体相链接的作用，即，提升共聚物和聚砜树脂基体之间的相容性。马来酸酐链段可以改善玻璃纤维与聚砜树脂基体之间的相容性。聚砜本身具有很好的耐高温性能，因此，聚砜链段可以提高共聚物的耐高温性，减缓高温加工时的分解。此外，聚碳酸酯的熔体流动性较高，与马来酸酐可协同提升熔体流动性，改善加工性能(聚砜本身的熔体流动性较低，加工性不佳)。
6、用于聚砜复合材料的抗氧化剂的种类众多，从其中选出合适的组合并不容易。本专利技术人通过深入研究发现，因为酚类抗氧化剂分子(包括受阻酚类和半受阻酚类)中存在着活泼的氢原子，该氢原子比聚合物碳链上的氢原子(包括碳链上双键的氢)活泼，它被脱离出来能与大分子链自由基或过氧自由基结合，生成氢过氧化物和稳定的酚氧自由基。氢过氧化物对热氧化降解具有自动催化作用，而受阻酚类和半受阻酚类自身不能分解氢过氧化物，所以单独使用受阻酚类和半受阻酚类抗氧化剂的聚合物中，仍有潜在的热氧老化的危险。
7、受阻胺类抗氧化剂也是通过捕捉过氧自由基来阻止或抑制氧化链引发反应和链增长反应，从而终止氧化自由基链式反应，此外，受阻胺类抗氧化剂还有抗紫外线引起光氧化的功能。
8、亚磷酸酯类抗氧化剂虽然不具备捕捉过氧自由基的能力，但能够分解氢过氧化物，从而抑制了自动催化反应导致的聚合物降解，同时亚磷酸酯类抗氧化剂还可以还原被氧化的酚类抗氧化剂(包括受阻酚类和半受阻酚类)。
9、硫代醚类抗氧化剂(也被称为硫代酯类抗氧化剂)与亚磷酸酯类抗氧化剂相似，也在聚合物中发挥清除聚合物中存在的过氢化氢的作用。像亚磷酸酯类抗氧化剂上的磷原子一样，分子上的活性硫原子能被过氧化物迅速氧化，初始的氧化反应中生成的中间产物也是很强的过氧化物破坏者。
10、因此，采用选自半受阻酚类抗氧化剂、受阻酚类抗氧化剂、受阻胺类抗氧化剂、亚磷酸酯类抗氧化剂、硫代醚类抗氧化剂中的至少三种并且包含选自半受阻酚类抗氧化剂、受阻酚类抗氧化剂、受阻胺类抗氧化剂中的至少一种以及选自亚磷酸酯类抗氧化剂和硫代醚类抗氧化剂中的至少一种作为抗氧化剂时，能够起到协同作用。
11、本专利技术提供一种共聚物，所述共聚物具有如下的结构式：
12、
13、其中m＝10～50，n＝10～50。
14、本专利技术还提供一种所述共聚物的制备方法，其包括将马来酸酐接枝的聚砜和马来酸酐接枝的聚碳酸酯聚合。
15、本专利技术还提供一种玻璃纤维增强聚砜复合材料，其包括：
16、60～95wt％聚砜；
17、4～35wt％玻璃纤维；
18、0.1～10wt％所述共聚物；
19、0.01～1wt％抗氧化剂，所述抗氧化剂为选自半受阻酚类抗氧化剂、受阻酚类抗氧化剂、受阻胺类抗氧化剂、亚磷酸酯类抗氧化剂、硫代醚类抗氧化剂中的至少三种的混合物，其中包含选自半受阻酚类抗氧化剂、受阻酚类抗氧化剂、受阻胺类抗氧化剂中的至少一种以及选自亚磷酸酯类抗氧化剂和硫代醚类抗氧化剂中的至少一种；
20、着色剂。
21、专利技术的效果
22、本专利技术提供的玻璃纤本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种共聚物，所述共聚物具有如下的结构式：
2.一种根据权利要求1所述的共聚物的制备方法，其包括将马来酸酐接枝的聚砜和马来酸酐接枝的聚碳酸酯聚合。
3.一种玻璃纤维增强聚砜复合材料，其包括：
4.根据权利要求3所述的复合材料，其中所述聚砜为双酚A型PSF、聚芳砜和聚醚砜中的至少一种，优选地，所述聚砜为双酚A型PSF。
5.根据权利要求3或4所述的复合材料，其中所述玻璃纤维的长度为2mm～10mm，直径为5μm～20μm。
6.根据权利要求3或4所述的复合材料，其中所述半受阻酚类抗氧化剂为3,9-双[1,1-二甲基-2-[(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷、异氰脲酸三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲苯基)酯、二[3-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基-5-甲基苯丙酸]三聚乙二醇中的至少一种。
7.根据权利要求3或4所述的复合材料，其中所述受阻酚类抗氧化剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三甲基-2,4,6
8.根据权利要求3或4所述的复合材料，其中所述亚磷酸酯类抗氧化剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、4,4′-[1,1′-联苯基]亚基二膦酸-四[2,4-二叔丁苯基]酯、双十八烷基季戊四醇二亚磷酸酯、3,9-双(2,4-二叔丁基苯氧基)-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷螺[5,5]十一烷中的至少一种。
9.根据权利要求3或4所述的复合材料，其中所述受阻胺类抗氧化剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉、6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉、6-十二烷基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉、丁间醇醛-α-萘胺、N-苯基-α-萘胺、N-苯基-β-萘胺、N-对甲氧基苯基-α-萘胺、N-苯基-N′-环己基-对苯二胺中的至少一种。
10.根据权利要求3或4所述的复合材料，其中所述硫代醚类抗氧化剂为3-(十二烷硫基)丙酸-2,2-双[[3-(十二烷硫基)-丙酰氧基]甲基]-1,3-丙二醇酯、2,2′-硫代二乙基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]、硫代二丙酸双十八醇酯中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种共聚物，所述共聚物具有如下的结构式：
2.一种根据权利要求1所述的共聚物的制备方法，其包括将马来酸酐接枝的聚砜和马来酸酐接枝的聚碳酸酯聚合。
3.一种玻璃纤维增强聚砜复合材料，其包括：
4.根据权利要求3所述的复合材料，其中所述聚砜为双酚a型psf、聚芳砜和聚醚砜中的至少一种，优选地，所述聚砜为双酚a型psf。
5.根据权利要求3或4所述的复合材料，其中所述玻璃纤维的长度为2mm～10mm，直径为5μm～20μm。
6.根据权利要求3或4所述的复合材料，其中所述半受阻酚类抗氧化剂为3,9-双[1,1-二甲基-2-[(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷、异氰脲酸三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲苯基)酯、二[3-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基-5-甲基苯丙酸]三聚乙二醇中的至少一种。
7.根据权利要求3或4所述的复合材料，其中所述受阻酚类抗氧化剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、n...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁泽，王志亮，陈利超，周开锐，梁松苗，金焱，吴宗策，
申请(专利权)人：沃顿科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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