专利名称：一种有机硅接枝改性聚苯硫醚材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种有机硅接枝聚苯硫醚改性材料及其制备方法。
技术背景
聚苯硫醚，全称为聚次苯基硫醚，它是苯环在对位上与硫原子相连而形成的大分子线性刚性结构，是一种半结晶性热塑性特种工程塑料，首先由Wiillips公司于1973年实现了工业化生产。PPS具有许多优异的性能良好的耐热性、自身具有阻燃性、机械强度高、 耐疲劳和磨损性好、耐腐蚀性强、尺寸稳定性好、电性能优良和易于成型加工。PPS凭借其优异性能，被广泛的应用于电子电气、汽车、精密机械、化工以及航空、航天等领域和行业。
但是，PPS也存在不足之处由于PPS的相对分子质量低，再加上PPS主链上大量的苯环增加了高分子链的刚性，使其显脆性，冲击韧性差，从而在较大程度上限制了其应用范围。过去对PPS增韧的方法主要有无机填料(包括纤维)填充增强；聚合物与弹性体共混改性；纳米刚性粒子增强等。然而，弹性体虽可提高韧性，但会降低材料的模量、刚度和热变形温度，而且这些方法大都存在与聚苯硫醚基体相容性的问题，通常需要对聚合物、弹性体和刚性粒子表面接枝活性基团之后或者加入合适的相容剂，再与聚苯硫醚充分共混，分散均勻，才能取得较好的效果。塑料工业，2009，37 0)，19-21.魏磊等人加入玻纤和弹性体 EMG对PPS进行增韧，当玻纤含量40%，EMG含量12%时，冲击强度可提高到18. IJ/m2，但是由于弹性体模量低，拉伸强度降低了 40MPa。高分子材料科学与工程，2007，23 (1)，104-108. 陈广玲等人采用低密度聚乙烯(LDPE)接枝改性SiOjf强增韧PPS，研究表明熔融接枝改性的SiO2粒子在共混体系中形成的核壳包覆结构以及微纤网络结构对PPS的增韧效果显著， 冲击强度提高为纯PPS的3. 7倍，但这样的改性方法仍然会导致材料强度、模量及耐热性的下降。因此，需要进一步寻求新的改性方法，在改善韧性的同时，不明显降低强度、模量及耐热性。
有机硅化合物是一类结构上以硅原子和氧原子为主链的物质，具有优异的热氧化稳定性、柔韧性、耐候性、电绝缘性。广泛应用于电子电气、轻工纺织、建筑、医疗等各种行业。硅烷偶联剂一端的反应基可与有机材料发生化学反应，另一端为硅烷氧基，可水解缩合为Si-0-Si，Si-O-Si基团键角大(130 145° )，易旋转，键能高(367. 8KJ/mol)。因此， 在聚合物中引入柔顺的Si-O-Si链，有助于聚合物树脂韧性的提高，同时不会因为柔性链的引入而造成聚合物耐热性的下降，并且通过化学接枝改性的方法也可避免两相间的相容性问题。迄今为止，有机硅接枝改性聚苯硫醚的研究还未见报道。发明内容
本发明的目的在于提供一种有机硅接枝改性聚苯硫醚的制备方法。该方法具有工艺简单，过程可控的特点。
本发明的技术构思是先通过弗-克酰化反应对聚苯硫醚的苯环上进行乙酰化，然后加入含氨基的有机硅单体，氨基会与聚苯硫醚苯环上的羰基发生亚胺化反应，从而有机硅成功地接枝于聚苯硫醚粉体上。通过调节加入的乙酰氯和有机硅单体的含量以及反应时间与温度，来达到接枝率控制的目的。
本发明的步骤如下
A、在反应瓶中加入聚苯硫醚粉末，溶剂1，乙酰氯，三氯化铝粉末，先在冰水浴下反应1 2小时，接着升温至30 50°C反应2 5小时至体系内不再有HCl气体逸出为止， 把反应液全部转移到冰盐酸中分解，接着抽滤，用蒸馏水、乙醇溶液洗涤，真空干燥。得到乙酰化聚苯硫醚改性粉末。
B、将A步骤得到的乙酰化聚苯硫醚改性粉末悬浮分散于溶剂2中，氮气保护下，依次加入含氨基的有机硅单体，醋酸，分子筛，搅拌均勻，于70 100°C下反应0. 5 36小时， 抽滤，洗涤，并用乙醇溶液索式抽提1 2天，真空干燥至恒重，得到有机硅接枝改性聚苯硫醚粉末。
所述A步骤中溶剂1为二氯甲烷、1，2-二氯乙烷。
所述A步骤中乙酰氯和聚苯硫醚的摩尔比为0. 5 1. 2 1
所述A步骤中三氯化铝和乙酰氯的摩尔比为1 1. 3 1
所述B步骤中溶剂2为甲苯、乙醇。
所述B步骤中含氨基的有机硅单体3-氨基丙基三乙氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷。含氨基的有机硅单体量和聚苯硫醚的摩尔比为0.3 3 1所述B步骤中的反应溶液的PH值范围为4. 5 7
一种前述方法制备的聚苯硫醚改性材料，该材料分子量为4万 5万，分子式结构如下，η为380 460
权利要求
1.一种有机硅接枝聚苯硫醚改性材料及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤1在氮气保护下，聚苯硫醚粉末、溶剂1、乙酰氯、三氯化铝粉末混合，在冰水浴下反应1 2小时，升温至30 50°C反应至体系内不再有HCl气体逸出为止，将反应液转移至冰盐酸中分解，抽滤、洗涤、干燥，得到乙酰化聚苯硫醚改性粉末；步骤2在氮气保护下，将步骤1得到的乙酰化聚苯硫醚改性粉末悬浮分散于溶剂2中， 依次加入含氨基的有机硅单体、醋酸、分子筛，于70 100°C下反应0. 5 36小时，抽滤，洗涤，索式抽提1 2天，真空干燥至恒重，得到有机硅接枝改性聚苯硫醚粉末； 所述步骤1中溶剂1为二氯甲烷或1，2- 二氯乙烷； 所述步骤1乙酰氯和聚苯硫醚的摩尔比为0. 5 1. 2 1 ； 所述步骤1中三氯化铝和乙酰氯的摩尔比为1 1.3 1 ； 所述步骤2中溶剂2为甲苯或乙醇；所述步骤2中含氨基的有机硅单体3-氨基丙基三乙氧基硅烷或氨丙基甲基二乙氧基硅烷；含氨基的有机硅单体量和聚苯硫醚的摩尔比为0.3 3 1;所述步骤2中的反应溶液的PH值范围为4. 5 7。
2.
全文摘要
本发明公开了一种有机硅接枝改性聚苯硫醚的方法。制备方法包括如下步骤将聚苯硫醚粉末、乙酰氯、无水AlCl3粉末在二氯甲烷或二氯乙烷中反应得到乙酰化聚苯硫醚改性粉末，接着在氮气保护下，将乙酰化改性聚苯硫醚、含氨基的有机硅单体、醋酸、分子筛，于70～110℃温度下，在无水甲苯或乙醇中反应0.5～36小时，得到有机硅改性聚苯硫醚。本发明的有机硅接枝改性聚苯硫醚，具有原料便宜，反应步骤少，操作简便，接枝均匀的显著优点，同时由于有机硅氧链具有热稳定性和柔顺性的特点，对于聚苯硫醚韧性的改善是很有意义的，也有利于以后与其他增强材料的相容及其复合材料性能的提高，接枝改性后的聚苯硫醚仍可广泛应用于电子电气，汽车，国防军工等耐高温领域。
文档编号C08G75/02GK102504256SQ20111034701
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月7日 优先权日2011年11月7日
发明者周晓东, 林群芳, 狄鑫杰, 范传杰 申请人:华东理工大学