本发明涉及高分子材料
技术领域：
，具体涉及一种高强度高韧性聚苯硫醚复合材料及其制备方法。该聚苯硫醚复合材料适用于制备框架帐篷支架用底脚通、护套。
背景技术：
：聚苯硫醚(PPS)又称聚苯撑硫、聚次苯基硫醚，其分子结构为苯环在对位上与硫原子交替连接，分子链有着很大的刚性及规整性，因而聚苯硫醚为结晶聚合物，结晶度最高可达70%，具有较高的强度、模量及良好的制品尺寸稳定性，蠕变小，有极高的耐疲劳性，良好的阻燃性，吸湿性小，在高温、高湿条件下不变形，耐溶剂和化学腐蚀性好。聚苯硫醚可用多种加工方法(注塑、挤出、模压等)进行成型加工，在电子、汽车、精密仪器、化工及航空航天等领域得到了广泛的应用。由于聚苯硫醚刚性分子链结构几何对称性好、高度的线性，PPS可以很容易地进行快速结晶，具有较高的结晶度，使得未经改性的聚苯硫醚材料脆性比较大，机械性能较差，限制了其作为结构部件的应用。通常采用玻璃纤维或无机矿物填料来改性聚苯硫醚以获得更高的强度，但对材料冲击韧性的提高作用不大。传统的橡胶弹性体增韧，由于橡胶与PPS基体之间粘接性差，增韧效果也不明显，还会导致刚性的下降。选择并制备合适的相容剂以增加界面粘接是PPS增韧改性的关键所在。中国专利CN104231628A采用交联型聚苯硫醚为基体，短切玻璃纤维为增强相，无规乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸酯共聚物为增韧相容剂，制备了聚苯硫醚增强增韧复合材料。由于交联型PPS韧性较线型PPS差，因此制备的复合材料增韧效果有限，而且交联型PPS颜色呈深褐色，其应用受到限制。中国专利CN104072991A采用具有较高强度的尼龙（PA）与聚苯硫醚制备了PPS/PA合金材料，通过加入相容剂及异氰酸酯化学处理剂，提高了合金材料的冲击强度，但未涉及玻纤增强改性。中国专利CN103525088A通过添加相容剂，制备了玻璃纤维增强PPO/PA合金材料，但增韧效果仍需提高。框架帐篷在户外使用过程中，其环境适应性（经受雨、雪，抗风力，耐高、低温）要求高，对作为结构受力件使用的支架用底脚通、护套提出了更为苛刻的性能要求。聚苯硫醚材料吸水率低，环境温度及湿度变化对其性能的影响小，具备作为原料制备框架帐篷支架用底脚通、护套的基础，但必须解决聚苯硫醚材料韧性低，耐开裂性差的自身弱点。因此要求开发出具有高强度高韧性的聚苯硫醚复合材料。技术实现要素：本发明的目的在于：针对现有技术中存在的上述技术问题，提供了一种高强度高韧性聚苯硫醚复合材料及其制备方法。本发明是通过以下技术方案实现的：一种高强度高韧性聚苯硫醚复合材料，包括聚苯硫醚树脂和相容剂，其中，还包括超韧尼龙、玻璃纤维、抗氧剂、光稳定剂和润滑剂，所述的超韧尼龙对聚苯硫醚树脂进行合金化增韧；采用两种不同单丝直径的玻璃纤维复配对PPS/PA合金体系增强。所述的高强度高韧性聚苯硫醚复合材料，其特征在于，按照重量比包括如下原料：聚苯硫醚树脂：5-50％，超韧尼龙：5-50%，玻璃纤维：30-45％，相容剂5-20％，抗氧剂：0.1-1％，光稳定剂0.1-1%，润滑剂0.1-1%。优选，所述聚苯硫醚树脂的重均分子量为35000-55000。优选，所述超韧尼龙为自超韧尼龙6或超韧尼龙66，其缺口悬臂梁冲击强度要大于500J/m。优选，所述玻璃纤维为无碱连续玻璃纤维，所述的无碱连续玻璃纤维由单丝直径分别为13μm与17μm的两种玻璃纤维的复配使用。优选，所述的相容剂为乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，马来酸酐-乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐无规(SMA)共聚物中的一种或一种以上的组合物。优选，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。优选，所述光稳定剂为高分子量的受阻胺类光稳定剂。优选，所述润滑剂为硅酮、硬脂酸、硬脂酸季戊四醇酯、长链羧酸盐一种或一种以上的组合物。高强度高韧性聚苯硫醚复合材料的制备方法，其中，包括如下步骤：。（1）将聚苯硫醚树脂在120~130℃下干燥2~3小时；（2）将除玻璃纤维外的其余组分加入到高速混合机中分散混合；（3）将上一步的混合物取出，并在110~120℃下干燥1~2小时干燥；（4）将干燥好的聚苯硫醚树脂与上一步干燥好的混合物加入双螺杆挤出机中，且将玻璃纤维通过位于挤出机中部加纤口引入挤出机中进行混合；（5）熔融挤出，造粒，最后得到高强度高韧性聚苯硫醚复合材料。优选，所述的挤出机为双螺杆挤出机，所述的双螺杆挤出机温度控制为，一区温度：180-200℃，二区温度：280-300℃，三区温度：280-300℃，四区温度：280-300℃，五区温度：280-300℃，六区温度：280-300℃，七区温度：280-300℃，八区温度：280-300℃，九区温度：280-300℃，主机转速：300-400转/分钟综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：1、本发明易生产，成本低，且易使用推广；2、本发明采用超韧尼龙对聚苯硫醚进行合金化增韧，通过添加苯乙烯-马来酸酐无规共聚物作为相容剂，提高两相间界面粘结强度，降低两相间的界面张力，使得其冲击强度大幅提高；3、本发明为了防止因增韧对而导致材料强度的降低，采用了两种不同单丝直径的玻璃纤维复配作为增强材料，苯乙烯-马来酸酐无规共聚物提高了玻璃纤维与树脂基体的界面粘接，获得较高的强度；4、本发明制备的聚苯硫醚复合材料具有高强度高韧性，可以作为受力结构件材料使用，适合于制备框架帐篷支架用底脚通、护套。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求和摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。一种高强度高韧性聚苯硫醚复合材料，包括聚苯硫醚树脂和相容剂，其中，还包括超韧尼龙、玻璃纤维、抗氧剂、光稳定剂和润滑剂，所述的超韧尼龙对聚苯硫醚树脂进行合金化增韧；采用两种不同单丝直径的玻璃纤维复配对PPS/PA合金体系增强。所述的高强度高韧性聚苯硫醚复合材料，其特征在于，按照重量比包括如下原料：聚苯硫醚树脂：5-50％，超韧尼龙：5-50%，玻璃纤维：30-45％，相容剂5-20％，抗氧剂：0.1-1％，光稳定剂0.1-1%，润滑剂0.1-1%。具体的，聚苯硫醚树脂的重均分子量为35000-55000。具体的，所述超韧尼龙为自超韧尼龙6或超韧尼龙66，其缺口悬臂梁冲击强度要大于500J/m，所述的超韧尼龙为美国杜邦公司超韧尼龙66，牌号为ST801。具体的，所述玻璃纤维为无碱连续玻璃纤维，所述的无碱连续玻璃纤维，是由中国巨石集团生产的，牌号分别为ER13-2000-988A，其单丝直径为13μm，ER17-2000-988A，其单丝直径为17μm。具体的，所述的相容剂为乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，马来酸酐-乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐无规(SMA)共聚物中的一种或一种以上的组合物；所述相容剂为上海华雯新材料有限公司,牌号为SMA700。具体的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，选用抗氧剂1010。具体的，所述光稳定剂为高分子量的受阻胺类光稳定剂，选用巴斯夫公司的UV622。具体的，所述润滑剂为硅酮、硬脂酸、硬脂酸季戊四醇酯、长链羧酸盐一种或一种以上的组合物，优选用硅酮。一种高强度高韧性聚苯硫醚复合材料的制备方法，其中，包括如下步骤：。（1）将聚苯硫醚树脂在120~130℃下干燥2~3小时；（2）将除玻璃纤维外的其余组分加入到高速混合机中分散混合；（3）将上一步的混合物取出，并在110~120℃下干燥1~2小时干燥；（4）将干燥好的聚苯硫醚树脂与上一步干燥好的混合物加入双螺杆挤出机中，且将玻璃纤维通过位于挤出机中部加纤口引入挤出机中进行混合；（5）熔融挤出，造粒，最后得到高强度高韧性聚苯硫醚复合材料。其中，高速混合机的物料搅拌转速为300-500转/分钟，混合时间为3-5分钟。高强度高韧性聚苯硫醚复合材料的制备采用南京诚盟机械有限公司生产的52双螺杆挤出机。温度控制为，一区温度：180-200℃，二区温度：280-300℃，三区温度：280-300℃，四区温度：280-300℃，五区温度：280-300℃，六区温度：280-300℃，七区温度：280-300℃，八区温度：280-300℃，九区温度：280-300℃，主机转速：300-400转/分钟。各对比例和实施例制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，其相关性能参照如下标准进行测试。缺口冲击强度按GB/T1043标准进行测试；拉伸性能测试按GB/T1040标准进行测试；弯曲性能测试按GB/T9341标准进行测试。对比例1，聚苯硫醚复合材料，按照重量比包括如下表一原料及其测试参数：表一组分重量（%）聚苯硫醚树脂40超韧尼龙-ST80115相容剂-SMA7005玻璃纤维ER13-2000-988A40玻璃纤维ER17-2000-988A-抗氧剂10100.2光稳定剂UV6220.2润滑剂-硅酮0.2物理性能性能参数缺口Izod冲击强度（KJ/m2）18.5拉伸强度（MPa）172弯曲强度（MPa）231弯曲模量（MPa）10525对比例2，聚苯硫醚复合材料，按照重量比包括如下表二原料及其测试参数：表二组分重量（%）聚苯硫醚树脂40超韧尼龙-ST80115相容剂-SMA7005玻璃纤维ER13-2000-988A-玻璃纤维ER17-2000-988A40抗氧剂10100.2光稳定剂UV6220.2润滑剂-硅酮0.2物理性能性能参数缺口Izod冲击强度（KJ/m2）15.5拉伸强度（MPa）175弯曲强度（MPa）235弯曲模量（MPa）10850对比例3，聚苯硫醚复合材料，按照重量比包括如下表三原料及其测试参数：表三组分重量（%）聚苯硫醚树脂45超韧尼龙-ST80115相容剂-SMA700-玻璃纤维ER13-2000-988A20玻璃纤维ER17-2000-988A20抗氧剂10100.2光稳定剂UV6220.2润滑剂-硅酮0.2物理性能性能参数缺口Izod冲击强度（KJ/m2）11.5拉伸强度（MPa）135弯曲强度（MPa）215弯曲模量（MPa）9550实施例1，一种高强度高韧性聚苯硫醚复合材料，按照重量比包括如下表四的原料及其测试参数表四组分重量（%）聚苯硫醚树脂50超韧尼龙-ST8015相容剂-SMA7005玻璃纤维ER13-2000-988A20玻璃纤维ER17-2000-988A20抗氧剂10100.2光稳定剂UV6220.2润滑剂-硅酮0.2物理性能性能参数缺口Izod冲击强度（KJ/m2）13.8拉伸强度（MPa）192弯曲强度（MPa）255弯曲模量（MPa）12500实施例2，一种高强度高韧性聚苯硫醚复合材料，按照重量比包括如下表五的原料及其测试参数表五组分重量（%）聚苯硫醚树脂45超韧尼龙-ST80110相容剂-SMA7005玻璃纤维ER13-2000-988A20玻璃纤维ER17-2000-988A20抗氧剂10100.2光稳定剂UV6220.2润滑剂-硅酮0.2物理性能性能参数缺口Izod冲击强度（KJ/m2）17.8拉伸强度（MPa）187弯曲强度（MPa）248弯曲模量（MPa）12100实施例3，一种高强度高韧性聚苯硫醚复合材料，按照重量比包括如下表六的原料及其测试参数表六组分重量（%）聚苯硫醚树脂40超韧尼龙-ST80115相容剂-SMA7005玻璃纤维ER13-2000-988A20玻璃纤维ER17-2000-988A20抗氧剂10100.2光稳定剂UV6220.2润滑剂-硅酮0.2物理性能性能参数缺口Izod冲击强度（KJ/m2）21.3拉伸强度（MPa）182弯曲强度（MPa）245弯曲模量（MPa）11150实施例4，一种高强度高韧性聚苯硫醚复合材料，按照重量比包括如下表七的原料及其测试参数表七组分重量（%）聚苯硫醚树脂30超韧尼龙-ST80120相容剂-SMA70010玻璃纤维ER13-2000-988A20玻璃纤维ER17-2000-988A20抗氧剂10100.2光稳定剂UV6220.2润滑剂-硅酮0.2物理性能性能参数缺口Izod冲击强度（KJ/m2）25.5拉伸强度（MPa）165弯曲强度（MPa）210弯曲模量（MPa）10050综上所述，从表一和表二中可以看出，对比例1、2的聚苯硫醚复合材料中仅玻璃纤维的单丝直径有所差别，表明单丝直径粗的体系（对比例2）比单丝直径细的体系（对比例1）强度好，但韧性略差。而将两者按1/1复配后（实施例3，表三所示）则获得了强度、韧性同时提高的复合材料。从表三的对比例3中还可以看出，复合材料体系中不添加相容剂组份，即使采用单丝直径有所差别的两种玻璃纤维复配，其强度、韧性均较低。实施例1-4表明（表四—表七），随着超韧尼龙含量的增加，复合材料体系，韧性增加明显，但强度有所下降。显然，实施例1-3的聚苯硫醚复合材料具有高强度、高韧性的特征。即超韧尼龙66使聚苯硫醚复合材料具有较好的缺口冲击强度，而两种不同单丝直径的玻璃纤维复配作为增强材料，在苯乙烯-马来酸酐无规共聚物增容作用下，聚苯硫醚复合材料获得较高的强度。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。当前第1页1 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