本发明涉及一种改性聚苯硫醚材料制备方法及其制备的法兰垫套。
背景技术：
：在航海事业中，舰船无疑是最重要的工具和载体，而在航海过程，舰船的安全至关重要。但由于舰船的船体、设备及管路等系统构件通常由不同金属制造而成，这些金属在海水中具有不同的自腐蚀电位，当其直接接触并与周围介质构成回路时，会发生一种金属接触腐蚀(即电偶腐蚀)。特别是舰船中的海水管系因材料、设备组成复杂，使得管系在海水介质中常常因异种金属的接触引起电偶腐蚀而导致泄漏，对舰船的安全将构成重大威胁。因此，舰船电绝缘处理非常重要，即所有通舷外口与船体材料不同的金属制成的管路和附件(阀门、滤器等)与船体之间必须进行电绝缘隔离，海水管系中不同金属管路、附件(阀门、泵、滤器、冷却器、设备等)之间必须进行电绝缘隔离。这种电绝缘隔离最重要的措施就是用各种惰性材料(包括密封材料)制成垫片、套筒，插入法兰连接中，使两法兰阴极和阳极之间的电子导电通路断开，从而防止电偶腐蚀发生。制作法兰垫片、套筒的惰性材料非常多，包括epdm、fpm、ptfe等等，但由于海水及海洋的条件较为特殊，对法兰垫片及套筒的要求也非常高，因此综合性能优异的聚苯硫醚(pps)成为优选。pps的耐高温性、耐腐蚀性、耐辐射性及阻燃性能均优良，且具有均衡的物理机械性能和优良的电性能，因此被广泛用作特种工程塑料。然而，随着航海技术的发展，舰船设备不断更新，其对防腐的要求也越来越高，普通的惰性材料垫片及套筒的密度、硬度等性能，难以在海水浸泡及高压环境中长保持，即便综合性能优异的pps也存在性能衰退，导致渗液漏液的现象。因此，亟需一种性能优良的兰垫片及套筒，以满足舰船设备的使用要求。技术实现要素：针对上述存在的问题，本发明提供一种改性聚苯硫醚制备方法及其制备的法兰垫套，将现有的聚苯硫醚进行改性后，用于制备法兰垫套，其密度、硬度、弯曲强度、拉伸强度等均有效得到大幅提高，满足舰船设备的使用要求。具体技术方案如下：首先，本发明提供一种改性聚苯硫醚材料，其组分按重量份计包括：pps80～85份；玻璃微珠3～5份；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯8～10份；二氧化硅3～5份；有机硅烷偶联剂2～3份。前述的改性聚苯硫醚材料，其制备方法包括的步骤如下：s1：制备第ⅰ物料：将pps与玻璃微珠于高速搅拌机中以高速搅拌2～3min，获得第ⅰ物料；s2：制备第ⅱ物料：将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯与二氧化硅于高速搅拌机中以高速搅拌2min，获得第ⅱ物料；s3：制备第ⅲ物料：将步骤s1中制得的第ⅰ物料和步骤s2中制得的第ⅱ物料再次混合，并低速搅拌2min，获得第ⅲ物料；s4：制备第ⅳ物料：将有机硅烷偶联剂倒入将步骤s3中制得的第ⅲ物料中，加温，并以高速搅拌3～5min，获得第ⅳ物料；有机硅烷偶联剂可提高不同物料之间的结合性能，使其相互之间的相溶性得到有效改善。s5：保温改性：将步骤s4中制得的第ⅳ物料用包装袋包装密封，防止有机硅烷偶联剂挥发，然后于烘箱中保温改性一时间，使其完成改性过程，获得改性物料；s6：挤出造粒：将步骤s5中保温改性后的改性物料，送入单螺杆挤出机进行挤出造粒，即获得改性聚苯硫醚材料。作为优选的技术方案的，前述的改性聚苯硫醚材料制备方法，其步骤s1、s2、s4中，所述高速搅拌的搅拌速度为1000～1200r/min；步骤s3中，所述低速搅拌的搅拌速度为600r/min。在高速搅拌时，物料之间相互碰撞摩擦，使其表面温度升高，热量相互传递，从而让物料的表面温度保持一致，利于物料混合均匀和后续的反应。混合后搅拌的目的是为了让第ⅰ物料和第ⅱ物料混合更均匀，如果依旧采用高速搅拌的话，容易使比重较大的玻璃微珠因离心作用而不能混匀，故而采用低速搅拌。作为优选的技术方案的，前述的改性聚苯硫醚材料制备方法，其步骤s4中，所述加温的温度为60～70℃。作为优选的技术方案的，前述的改性聚苯硫醚材料制备方法，其步骤s5所述保温改性的保温温度控制在70～75℃之间，保温时间为24h。作为优选的技术方案的，前述的改性聚苯硫醚材料制备方法，其步骤s6所述挤出造粒，挤出机的料筒温度分别设定为190℃、200℃、210℃、230℃，模口温度为240℃～245℃，加料斗加热温度为80℃，挤出机主机转速为160r/min。此外，本发明还提供一种法兰垫套，该法兰垫套由前述改性聚苯硫醚材料制作而成。优选的，该法兰垫套包括法兰垫片和法兰套筒两部分。进一步优选的，该法兰垫套的法兰垫片和法兰套筒两部分可分体式设计，即单独制作，也可一体设计，制作成一个整体。优选的，前述的法兰垫套，所述套筒长度为法兰盘厚度+1mm，套筒壁厚为1mm～1.5mm。本发明的有益效果是：本发明改性聚苯硫醚材料，通过多次实验获得了最佳配方，其中加入的玻璃微珠具有质轻、低导热、较高的强度、良好的化学稳定性，并且具有亲油憎水性能，非常容易分散于改性聚苯硫醚材料体系中，增强其韧性，提高其阻燃性能和软化点，并耐腐蚀，大大提高改性聚苯硫醚材料的各方面性能。加入的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯可使改性聚苯硫醚材料强度高、韧性好、易于加工成型，而且在使用环境下有很好的性能；加入的二氧化硅性质比较稳定，提高改性聚苯硫醚材料的耐酸碱性能；而加入有机硅烷偶联剂可提高不同物料之间的结合性能，使其相互之间的相溶性得到有效改善。此外，在改性聚苯硫醚材料制备方法中分别将pps与玻璃微珠，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯与二氧化硅混合，然后再将两混合物再次混合，二氧化硅的稳定性能充分保证丙烯腈-丁二烯-苯乙烯性能的发挥，且与pps与玻璃微珠结合后有利于保证改性聚苯硫醚材料体系的稳定。本发明法兰垫套采用改性的聚苯硫醚材料制作，其密度、硬度、弯曲强度、拉伸强度等均有效得到大幅提高，满足舰船设备的使用要求。且其设计包括分体式和一体式两种，满足不同情况下的使用的要求，不仅适合法兰使用，还可以用于螺钉螺栓垫套，充分保证电绝缘处理的绝缘效果，延长船体及设备的使用寿命，提升舰船的整体素质。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。其中实施例1～5为制备改性聚苯硫醚材料，实施例6为应用例，实施例7为效果例。实施例1本实施例是制备一种改性聚苯硫醚材料，分别取pps80～85份；玻璃微珠3～5份；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯8～10份；二氧化硅3～5份；有机硅烷偶联剂2～3份。将pps与玻璃微珠于高速搅拌机中以1200r/min的速度高速搅拌2～3min，获得第ⅰ物料；再将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯与二氧化硅于高速搅拌机中以1200r/min的速度高速搅拌2min，获得第ⅱ物料。然后将第ⅰ物料和第ⅱ物料混合，并以600r/min的速度低速搅拌2min，获得第ⅲ物料。再将有机硅烷偶联剂倒入将制得的第ⅲ物料中，加温，并以1000～1200r/min的速度高速搅拌3～5min，获得第ⅳ物料。最后将该第ⅳ物料用包装袋包装密封后于烘箱中，70～75℃保温24h，使其完成改性过程，获得改性物料。接着采用单螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出机的料筒温度分别设定为190℃、200℃、210℃、230℃，模口温度为240℃～245℃，加料斗加热温度为80℃，挤出机主机转速为160r/min，获得改性聚苯硫醚材料，备用。实施例2本实施例改性聚苯硫醚材料各组分含量按重量份计为：pps80份；玻璃微珠3份；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯8份；二氧化硅3份；有机硅烷偶联剂2份。其制备方法同实施例1。实施例3本实施例改性聚苯硫醚材料各组分含量按重量份计为：pps81份；玻璃微珠3.5份；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯8.5份；二氧化硅3.5份；有机硅烷偶联剂2.5份。其制备方法同实施例1。实施例4本实施例改性聚苯硫醚材料各组分含量按重量份计为：pps82份；玻璃微珠4份；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯9份；二氧化硅4份；有机硅烷偶联剂3份。其制备方法同实施例1。实施例5本实施例改性聚苯硫醚材料各组分含量按重量份计为：pps84份；玻璃微珠5份；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯10份；二氧化硅5份；有机硅烷偶联剂3份。其制备方法同实施例1。实施例6应用例本实施例是使用实施例1～5所制备的改性聚苯硫醚材料制作法兰垫套。根据相关标准，进行法兰垫片及套筒设计，并制作出相应的法兰垫套模具。将实施例1～5所制备的改性聚苯硫醚材料分别置于炼胶机混炼后注射入制作的法兰垫套模具中，经固化成型、脱模整理后获得相应的法兰垫套产品。制作的法兰垫套分为法兰垫片和套筒分体设计的形式，和法兰垫片和套筒一体设计的形式。且优选的法兰套筒长度为法兰盘的厚度+1mm，套筒的壁厚为1mm～1.5mm。实施例7效果例本实施例是对实施例6所制作法兰垫套进行性能试验，同时采用未改性的pps制作的法兰垫套进行对比，这些法兰垫套制作的过程及工艺参数均一致，只有原料不同，且各法兰垫套的大小型号一致。其测试结果如表1所示。表1.各法兰垫套性能检测试结果检测项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对比例密度(g/m3)1.51.81.71.61.91.2拉伸强度(mpa)182190198195185150断裂延伸率(％)2.22.42.52.62.81.8弯曲强度(mpa)266272288280294205洛氏硬度14213613012411890热变形温度(1.82mpa，℃)270282286295297257体积电阻系数(ω.m)4.5×10144.6×10144.4×10144.6×10144.6×10143.2×1014介电常数(1mhz)2.83.23.23.23.42.5缺口冲击强度(23℃，kj/m3)19.319.619.819.620.114.6吸水率(％)0.0040.0060.0050.0050.0040.02由上表可见，本发明改性聚苯硫醚材料制作的法兰垫套，其密度提高约30％，平均达1.7g/cm3；拉伸强度提高约20％，平均达190mpa；弯曲强度提高约27％，平均达280mpa；热变形温度提高约10％，平均达286℃；洛氏硬度提高30％，平均达130hr；制品收缩率降低约20％，平均为1.85％。此外，本发明改性聚苯硫醚材料的体积电阻系数、介电常数、缺口冲击强度均得到提高，吸水率减少明显，效果非常显著。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非只包含这些的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页12