一种用于nmt技术的pps工程塑料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工程塑料技术领域，尤其涉及一种用于NMT技术的PPS工程塑料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] NMT(Nano Molding Technology)技术，即是金属与塑料纳米技术结合的纳米成 型技术，其工艺流程如图1所示。该技术可将塑胶直接射出至金属表面并达到完美、强固 结合，完全可以取代传统的胶合、模内包覆射出、金属铆接等技术，以达成轻、薄、短、小的目 的。
[0003] NMT技术的核心工艺是塑料和金属材料同时在模具内一体成型。在高温高压模 具注塑的瞬间，塑料要完成自身的熔融以及部分熔融体和金属材料接触面的接触、润湿、浸 润、铺展、渗透、粘合过程。
[0004] NMT技术特征主要有如下3点：
[0005] (1)通过嵌件注塑连接金属与树脂：①通过T处理技术在金属表面形成纳米级的 凹坑；②使用硬树脂通过注塑进入纳米级的凹坑，使树脂与金属连接在一起；③使开发的 新产品的骨架、底盘等具有轻量级的外部金属部件；
[0006] (2)适用的金属与树脂材料种类有严格限制：①错、镁、铜、不锈钢、钛、铁、镀锌 板、黄铜；②铝合金的适应性较强，包括1000到7000系列；③树脂包括聚苯硫醚（PPS)、聚 对苯二甲酸丁二醇酯（PBT)与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)、尼龙（聚酰胺6、聚酰胺66、高 温尼龙PPA等）；④PPS具有特别强的粘合粘度，高达3000N/cm 2;
[0007] (3)降低环境影响：① NMT技术简化并缩短了制造工艺；②作为胶连镁合金金属， 减少了不必要的表面处理工艺；③由于NMT是安全和可回收的技术，对环境影响小。
[0008] NMT技术优势突出：树脂与金属件一体成型工艺显著降低产品的整体厚度和高 度；所得成品机械结构力学强度优异；材料有更多的外观装饰方法可供选择；塑料和金属 之间的结合可靠度远远高于其它工艺。
[0009] 随着电子电器设备对产品要求的不断提高，运用纳米成型技术制造的产品具有轻 量化、气密性好、防水、防潮等优点。其中的典型代表如下：（1)移动通讯器材框体：移动通 讯器材框体是一个有高度薄壁化要求的应用领域；采用本技术，可实现不在金属壳体上打 孔，只是通过金属嵌件成型就能在金属壳体上形成复杂的树脂凸台，提高框体的设计自由 度，此外，它还可以帮助减少金属框体的机械加工工序，起到降低成本的作用；（2)电子产 品：在对气密性有高要求的电子产品领域，比接插件、开关、继电器以及半导体封装等，这些 部件的金属端子与树脂间的气密性要求高，利用纳米成型技术生产此类产品，可以获得具 有优良的防水性、防潮性的金属嵌件成型制品；（3)异种金属粘结：将不易焊接在一起的异 种金属采用树脂进行联接，采用金属嵌件成型技术减轻金属部件的重量；或者是部分使用 金属以提高树脂部件的机械强度等各种各样的用途。
[0010] 然而，NMT技术对树脂材料的要求非常严格。由于树脂材料的高收缩率、低耐热性、 与金属的低粘合力等原因使得其限制范围内的树脂也不能直接拿来用于NMT技术。NMT树 脂材料的要求包括：1、树脂材料与一体注射成型的金属材料具有优异的结合力（180Kgf以 上）；2、树脂材料的收缩率要尽可能低，一般要求低于0. 3%，最好低于0. 25%，以降低和金 属材质之间的内应力；3、树脂材料耐热性高，有较好的耐金属降解能力，NMT成型过程的温 度高达260°C~310°C，同时是和金属在同一个模具内同时成型的，要求树脂材料有较好的 耐热性及耐金属降解能力。
[0011] 聚苯硫醚（PPS，Polyphenylenesulfide)作为目前使用量最大的特种工程塑料具 有满足上述要求的良好基础。
[0012] PPS的化学名称为聚苯撑硫或聚对一次苯基硫醚。线型的聚苯硫醚树脂是结晶性
聚合物，其化学结构式为：
[0013]
[0014] 由于它的分子链是由苯环经硫原子连接起来的刚性结构，因此具有某些独特的性 能，它不仅具有一般工程塑料的性能，而且有很高的热稳定性，卓越的耐化学腐蚀性，好的 耐燃性，无毒。可用多种方法成型，且可精密成型，对制品还可进行二次加工，作为耐高温结 构材料和耐高温绝缘材料等使用。高分子量聚苯硫醚出现使其在工程塑料领域获得了广泛 应用。
[0015] PPS不仅拥有优异的耐热性和硬度刚度，同时成型收缩率低，制品耐蠕变性好，尺 寸稳定性好；聚苯硫醚还能与许多金属和非金属材料很好地粘结，对玻璃、错、陶瓷、钢材、 银、镀铬、镀镍制品和不锈钢等有非常好的粘接性能，二者的融为一体使得其作为NMT技术 中与金属件嵌接的塑料件具有天然优势。
[0016] 然而，未改性的PPS树脂存在明显的缺点无法直接应用于NMT技术：
[0017] (1)缺口冲击强度低；（2)PPS大分子中硫原子含有孤对电子容易被氧化，因而在 挤出、注塑等加工过程中热氧降解明显，耐光性也较差，外观上看很容易变色；（3)PPS虽然 具有和金属粘结力强的优点，但是仍然不能满足金属-树脂间强结合力的要求。NMT技术用 材料必须解决上述缺点，其中，解决树脂与金属的粘结力是其中最关键也是最困难的一环。
【发明内容】
[0018] 有鉴于此，本发明一方面提供一种用于NMT技术的PPS工程塑料。该PPS能够改 善PPS树脂的韧性、极性、加工流动性和润湿性，PPS工程塑料具有良好的抗冲击强度和耐 热性能，且与金属材料粘结力优异，达到230kgf以上，满足NMT工艺需求。
[0019] 本发明采用以下技术方案：
[0020] -种用于NMT技术的PPS工程塑料，按质量份计，主要由以下原料制备得到：
[0021] PPS树脂 50~80份； 玻璃纤维 10~45份； 增韧剂 3~15份； 抗氧剂 0.3~3份； 热稳定剂 0.3~2份； 润滑剂 0.5~3份； 成核剂 0~3份； 着色剂 0~5份；
[0022] 所述增韧剂为不饱和环氧共聚物、任选地苯乙烯类热塑性弹性体以及任选地酸酐 改性乙烯类热塑性弹性体，其中，不饱和环氧共聚物为增韧剂总质量的20%以上。
[0023] 本发明的增韧剂为不饱和环氧共聚物、任选地苯乙烯类热塑性弹性体以及任选地 酸酐改性乙烯类热塑性弹性体，其中，不饱和环氧共聚物为增韧剂总质量的20%以上，不仅 可以增加韧性和抗冲击强度，而且可以改善PPS工程塑料的极性和PPS工程塑料对金属表 面的润湿性，从而提高了该PPS工程塑料与金属材料的粘结力，满足NMT工艺需求；同时对 各组分含量进行优化处理，提高了 PPS工程塑料的机械性能和耐热性能。
[0024] 适量的润滑剂可以改善玻璃纤维与基体树脂的粘结性，利于玻璃纤维分散，防止 玻璃纤维外露；同时，润滑剂能有效控制材料的流动性，有利于充模，进而促使树脂对金属 材质的充分浸润和渗透。
[0025] 成核剂可以通过改变树脂的结晶行为，加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒 尺寸微细化，达到缩短成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、 抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能。
[0026] 优选地，本发明的用于NMT技术的PPS工程塑料，按质量份计，主要由以下原料制 备得到：
[0027] PPS树脂 60~80份； 玻璃纤维 20~40份； 增韧剂 4~10份； 抗氧剂 0.5~2份； 热稳定剂 0.5~1.5份； 润滑剂 1~3份； 成核剂 〇_3~1.5份; 着色剂 0~5份。
[0028] 本发明对PPS工程塑料的含量进行进一步优化处理，可进一步提高了 PPS工程塑 料的机械性能、耐热性能和与金属材料的粘结力。
[0029] 所述不饱和环氧共聚物选自脂肪族的缩水甘油酯的共聚物和/或缩水甘油醚的 共聚物，优选乙烯基缩水甘油醚共聚物、烯丙基缩水甘油醚共聚物、马来酸缩水甘油酯共聚 物、甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物或丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的一种或至少两种的混合 物，进一步优选甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物；
[0030] 优选地，所述不饱和环氧共聚物为增韧剂总质量的20~60% ;
[0031] 优选地，所述苯乙烯类热塑性弹性体选自苯乙烯/ 丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物、苯 乙烯/异戊二烯/苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯/乙烯/ 丁烯/苯乙烯嵌段共聚物或苯乙烯 /乙烯/乙烯/丙烯嵌段共聚物中的一种或至少两种的混合物，优选苯乙烯/乙烯/ 丁烯/ 苯乙烯嵌段共聚物和/或苯乙烯/乙烯/乙烯/丙烯嵌段共聚物；
[0032] 优选地，所述酸酐改性乙烯类热塑性弹性体选自酸酐改性苯乙烯/乙烯/ 丁烯/ 苯乙烯嵌段共聚物和/或酸酐改性苯乙烯/乙烯/乙烯/丙烯嵌段共聚物，优选苯乙烯/ 乙烯/丁烯/苯乙烯接枝马来酸酐共聚物。
[0033] 需要指出的是：本发明共聚物中的"/"表示区别前后单体单元，如苯乙烯/ 丁二烯 /苯乙烯嵌段共聚物为苯乙烯、丁二烯和苯乙烯发生共聚反应制得的共聚物。