本发明属于聚苯硫醚基聚合物材料技术领域，具体涉及一种丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物及其制备方法。
背景技术：
聚苯硫醚是一类在分子主链上含有苯硫基的结晶性热塑性工程塑料,聚苯硫醚大分子结构组成简单,主链由刚性苯环和硫原子交替排列,相间的苯环被硫原子以单键形式隔开，使苯环的π电子部分交叠，能量进一步降低形成稳定的共轭结构，因此，聚苯硫醚具有较好的链对称性和规整性,使聚苯硫醚具有耐高温(长期使用温度为200～220℃)、耐化学腐蚀(200℃下几乎不溶于任何溶剂)、阻燃性好(loi>35)、易加工等特性,而且具有良好的尺寸稳定性和优越的力学性能，在航空航天、汽车、电子电器、机械、石油化工等领域有广泛应用。聚苯硫醚具有良好的自润滑性和耐磨性，也被常用固体润滑材料，但是聚苯硫醚是半结晶性聚合物,结晶度高的聚苯硫醚质脆,冲击韧性不高,其性能受到结晶程度、结晶形态、晶区取向以及晶粒尺寸等的影响。
聚四氟乙烯是由四氟乙烯经聚合反应而成，通常为一种高结晶度和高分子量的白色粉末状物质，具有耐高温(可长期在200～260℃的温度范围内使用)、耐低温(可在-100℃以下长期使用)、耐腐蚀(具有极高的化学惰性)、耐气候(极高的耐大气老化性能)、高润滑(具有极小的摩擦系数)、不粘附(表面张力极低，不易粘附)、人体相容性好(具有很好的生理惰性，无毒)、电绝缘性好(绝缘性高，且不受温度、湿度的影响)的特点。中国专利cn1064693c公开的注射用聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯和聚苯硫醚共混改性聚苯硫醚纤维复合材料造粒工艺方法，将聚苯硫醚树脂粉球磨后加入乙醇和水中形成悬浮液，然后将碳纤维和/或玻璃纤维浸渍其中，经空气干燥、加热熔融和冷却硬化形成纤维粗砂，将超细聚四氟乙烯粉、聚苯硫醚树脂粉混合后加入聚全氟乙丙烯浓缩悬浮液混合后，将浸有聚苯硫醚树脂的纤维粗砂包覆，冷却切断形成复合材料粒料。由上述现有技术可知，通过聚四氟乙烯改性聚苯硫醚树脂可以提高复合材料的字润滑性、耐腐蚀性、耐热性、力学性能和耐磨耗性，在高温下具有高强度和高弹性模量，但是聚苯硫醚复合材料中全氟聚合物的用量高于20％，聚苯硫醚复合材料的摩擦系数和韧性有所提高，但是力学强度显著降低。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物及其制备方法，本发明将聚四氟乙烯粉体放入聚乙烯袋中，经电子加速器辐照均匀，通风，得到微纳米级的预辐射处理的聚四氟乙烯粉末；将微纳米级预辐射处理的聚四氟乙烯粉末与聚苯硫醚搅拌预混合后，经熔融，挤出成条，冷却，剪切成粒，制备得到易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物；再在易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物的表面接枝丙烯酸和烷基化纳米二氧化硅，得到产品。本发明制备的丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物结晶度高，润滑性好，力学性能高，表面亲水性好。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物，其特征在于，所述丙烯酸改性的聚苯硫醚基聚合物为聚苯硫醚基复合物的表面接枝丙烯酸和烷基化二氧化硅，所述聚苯硫醚基复合物由预辐射处理的聚四氟乙烯粉末和聚苯硫醚构成，所述预辐射处理的聚四氟乙烯粉末的粒径为微纳米级。
作为上述技术方案的优选，所述聚苯硫醚的熔融流动速率为150-800g/10min。
本发明还提供一种丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将聚四氟乙烯粉体放入聚乙烯袋中，放入电子加速器中进行辐照，并利用样品台转动至非辐照的区域不时揉动袋内聚四氟乙烯以使辐照均匀，在辐照完成后，在通风柜打开聚乙烯袋，1-5小时后取出，得到预辐射处理的聚四氟乙烯粉末；
(2)将步骤(1)制备的预辐射处理的聚四氟乙烯粉末与聚苯硫醚在搅拌机内，在45-75r/min转速下搅拌预混合3-8min后，在双螺杆挤出机内熔融混合2-5min并挤出成条，挤出的条形物进行冷却槽冷却后，剪切成粒，制备得到易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物；
(3)将步骤(2)制备的易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物加入丙烯酸水溶液中，加入表面活性剂和烷基化纳米二氧化硅粉末，一边搅拌一边通入氮气，密封加热搅拌，分离，分散重离心，干燥，得到丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，聚四氟乙烯粉体的熔点为295-315℃。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，辐照的强度为0.5-1gky，辐照时间为30-60min。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，预辐射处理的聚四氟乙烯粉末的粒径为微纳米级。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，预辐射处理的聚四氟乙烯粉末与聚苯硫醚的质量比为1-15：85-100。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，聚苯硫醚为工程塑料用的聚苯硫醚，熔融流动速率为150-800g/10min。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，表面活性剂为fsn-100表面活性剂。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物中丙烯酸的含量为3-5wt％，二氧化硅的含量为0.5-2wt％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物的主要材料为易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物，该易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物由微纳米级预辐射处理的聚四氟乙烯粉末与聚苯硫醚制备得到，与现有的复合材料相比，从熔体冷却时的结晶温度提升10℃以上，且在注射成型时可快速结晶，成型效率高，加工能耗低，材料的摩擦系数小，润滑性好，力学性能并无多大影响。
(2)本发明制备的丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物的表面接枝丙烯酸和烷基改性的纳米二氧化硅，在氮气氛围下，亲水单体丙烯酸可与易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物中的聚四氟乙烯接枝，提高聚合物的亲水性能，烷基改性的纳米二氧化硅分散性更好，可以与易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物中的聚苯硫醚接枝，提高聚合物的稳定性和力学性能。
(3)本发明制备的丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物与传统的聚苯硫醚聚合物相比自结晶度高，自润滑性好，稳定均一，力学性能高，表面亲水性好，使用范围增大。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)将熔点为315℃的聚四氟乙烯粉体放入聚乙烯袋中，放入电子加速器中，以0.5gky辐照强度进行辐照30min，并利用样品台转动至非辐照的区域不时揉动袋内聚四氟乙烯以使辐照均匀，在辐照完成后，在通风柜打开聚乙烯袋，1小时后取出，得到微纳米级的预辐射处理的聚四氟乙烯粉末。
(2)将质量比为1：85的预辐射处理的聚四氟乙烯粉末与熔融流动速率为295g/10min的聚苯硫醚在搅拌机内，在60r/min转速下搅拌预混合5min后，在双螺杆挤出机内分别在260-270、270-280、295-305、290-300℃下熔融混合3min并挤出成条，挤出的条形物进行冷却槽冷却后，剪切成粒，制备得到易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物。
(3)将易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物加入丙烯酸水溶液中，加入fsn-100表面活性剂和烷基化纳米二氧化硅粉末，一边搅拌一边通入氮气20min，在100℃下密封加热搅拌2h，分离，分散重离心，干燥，得到丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物，其中丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物中丙烯酸的含量为3wt％，二氧化硅的含量为0.5wt％。
实施例2：
(1)将熔点为306℃的聚四氟乙烯粉体放入聚乙烯袋中，放入电子加速器中，以1gky辐照强度进行辐照60min，并利用样品台转动至非辐照的区域不时揉动袋内聚四氟乙烯以使辐照均匀，在辐照完成后，在通风柜打开聚乙烯袋，5小时后取出，得到微纳米级的预辐射处理的聚四氟乙烯粉末。
(2)将质量比为15：100的预辐射处理的聚四氟乙烯粉末与熔融流动速率为295g/10min的聚苯硫醚在搅拌机内，在75r/min转速下搅拌预混合3-8min后，在双螺杆挤出机内分别在260-270、270-280、295-305、290-300℃下熔融混合3min并挤出成条，挤出的条形物进行冷却槽冷却后，剪切成粒，制备得到易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物。
(3)将易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物加入丙烯酸水溶液中，加入fsn-100表面活性剂和烷基化纳米二氧化硅粉末，一边搅拌一边通入氮气20min，在150℃下密封加热搅拌4h，分离，分散重离心，干燥，得到丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物，其中丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物中丙烯酸的含量为5wt％，二氧化硅的含量为2wt％。
实施例3：
(1)将熔点为295℃的聚四氟乙烯粉体放入聚乙烯袋中，放入电子加速器中，以0.8gky辐照强度进行辐照45min，并利用样品台转动至非辐照的区域不时揉动袋内聚四氟乙烯以使辐照均匀，在辐照完成后，在通风柜打开聚乙烯袋，3小时后取出，得到微纳米级的预辐射处理的聚四氟乙烯粉末。
(2)将质量比为10：95的预辐射处理的聚四氟乙烯粉末与熔融流动速率为295g/10min的聚苯硫醚在搅拌机内，在50r/min转速下搅拌预混合4min后，在双螺杆挤出机内分别在260-270、270-280、295-305、290-300℃下熔融混合3min并挤出成条，挤出的条形物进行冷却槽冷却后，剪切成粒，制备得到易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物。
(3)将易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物加入丙烯酸水溶液中，加入fsn-100表面活性剂和烷基化纳米二氧化硅粉末，一边搅拌一边通入氮气20min，在120℃下密封加热搅拌2-4h，分离，分散重离心，干燥，得到丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物，其中丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物中丙烯酸的含量为3.5wt％，二氧化硅的含量为1.5wt％。
实施例4：
(1)将熔点为295℃的聚四氟乙烯粉体放入聚乙烯袋中，放入电子加速器中，以0.8gky辐照强度进行辐照45min，并利用样品台转动至非辐照的区域不时揉动袋内聚四氟乙烯以使辐照均匀，在辐照完成后，在通风柜打开聚乙烯袋，3小时后取出，得到微纳米级的预辐射处理的聚四氟乙烯粉末。
(2)将质量比为1：100的预辐射处理的聚四氟乙烯粉末与熔融流动速率为295g/10min的聚苯硫醚在搅拌机内，在55r/min转速下搅拌预混合6min后，在双螺杆挤出机内分别在260-270、270-280、295-305、290-300℃下熔融混合3min并挤出成条，挤出的条形物进行冷却槽冷却后，剪切成粒，制备得到易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物。
(3)将易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物加入丙烯酸水溶液中，加入fsn-100表面活性剂和烷基化纳米二氧化硅粉末，一边搅拌一边通入氮气20min，在150℃下密封加热搅拌3h，分离，分散重离心，干燥，得到丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物，其中丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物中丙烯酸的含量为3.5wt％，二氧化硅的含量为1wt％。
实施例5：
(1)将熔点为315℃的聚四氟乙烯粉体放入聚乙烯袋中，放入电子加速器中，以0.8gky辐照强度进行辐照55min，并利用样品台转动至非辐照的区域不时揉动袋内聚四氟乙烯以使辐照均匀，在辐照完成后，在通风柜打开聚乙烯袋，3小时后取出，得到微纳米级的预辐射处理的聚四氟乙烯粉末。
(2)将质量比为10：90的预辐射处理的聚四氟乙烯粉末与熔融流动速率为150g/10min的聚苯硫醚在搅拌机内，在45r/min转速下搅拌预混合8min后，在双螺杆挤出机内分别在260-270、270-280、295-305、290-300℃下熔融混合2min并挤出成条，挤出的条形物进行冷却槽冷却后，剪切成粒，制备得到易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物。
(3)将易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物加入丙烯酸水溶液中，加入fsn-100表面活性剂和烷基化纳米二氧化硅粉末，一边搅拌一边通入氮气20min，在140℃下密封加热搅拌2h，分离，分散重离心，干燥，得到丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物，其中丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物中丙烯酸的含量为4.5wt％，二氧化硅的含量为1wt％。
实施例6：
(1)将熔点为300℃的聚四氟乙烯粉体放入聚乙烯袋中，放入电子加速器中，以1gky辐照强度进行辐照300min，并利用样品台转动至非辐照的区域不时揉动袋内聚四氟乙烯以使辐照均匀，在辐照完成后，在通风柜打开聚乙烯袋，4小时后取出，得到微纳米级的预辐射处理的聚四氟乙烯粉末。
(2)将质量比为1：98的预辐射处理的聚四氟乙烯粉末与熔融流动速率为800g/10min的聚苯硫醚在搅拌机内，在75r/min转速下搅拌预混合3min后，在双螺杆挤出机内分别在260-270、270-280、295-305、290-300℃下熔融混合5min并挤出成条，挤出的条形物进行冷却槽冷却后，剪切成粒，制备得到易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物。
(3)将易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物加入丙烯酸水溶液中，加入fsn-100表面活性剂和烷基化纳米二氧化硅粉末，一边搅拌一边通入氮气20min，在140℃下密封加热搅拌4h，分离，分散重离心，干燥，得到丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物，其中丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物中丙烯酸的含量为3wt％，二氧化硅的含量为2wt％。
对比例1：
将质量比为1：98的聚四氟乙烯粉末与熔融流动速率为800g/10min的聚苯硫醚在搅拌机内，在75r/min转速下搅拌预混合3min后，在双螺杆挤出机内分别在260-270、270-280、295-305、290-300℃下熔融混合5min并挤出成条，挤出的条形物进行冷却槽冷却后，剪切成粒，制备得到易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物。
经检测，实施例1-6制备的丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物以及对比例1制备的易结晶的聚苯硫醚自润滑树脂组合物的tmc、tm、拉伸强度、冲击强度、摩擦系数、磨损量、亲水接触角的结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的丙烯酸和二氧化硅改性的聚苯硫醚基聚合物的力学强度和耐摩擦性能均优于对比例，经辐照预处理后的聚四氟乙烯的熔点低，有利于提高聚苯硫醚基聚合物的结晶温度，且聚合物的亲水性提高。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。