本发明属于聚合物改性的技术领域，具体涉及一种利用短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物及其制备工艺。
背景技术：
聚苯硫醚(pps)纤维是具有较高性能的纤维，有非常强的耐热、隔热性能。这种材料热变型点非常的高，可以达到260℃，且在190℃下不会变型，可以连续使用，具有较强的化学腐蚀性和阻燃性。
pps一般较少单独使用，多以与无机填料或gf的复合材料为主,主要应用于注射成型领域。pps的拉伸强度和弯曲强度良好，属中等水平工程塑料，然其断裂伸长率及冲击强度却较低，因此，通常在保持其耐热性、阻燃性和化学稳定性等突出特色的前提下，需要进一步改善和提高pps树脂的韧性、强度等性能,以使其能够满足多方面的需求。目前，我国已成为继美国、日本、德国之后实现pps产业化的国家，pps的共混改性研究十分活跃，但由于国外技术封锁和高性能pps树脂的缺乏，pps在国内的应用受到限制，与国外相比仍存在差距。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种利用短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物及其制备工艺，利用短切纤维、无机填料以及植物纤维对聚苯硫醚树脂进行物理改性，增强聚苯硫醚树脂纤维的力学性能、耐热性、耐磨性以及抗压抗强度性能。
本发明的技术内容如下：
本发明提供了一种利用短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物，所述聚苯硫醚改性聚合物的组成包括聚苯硫醚树脂、聚甲醛纤维、短纤维、植物纤维以及无机填料；
所述短纤维包括短切pan纤维、短切pva纤维以及玻璃纤维，其使用质量比为(2～3)：(1～3)：(3～6)
所述植物纤维包括豆渣纤维和棉麻纤维，其使用质量比为(3～7)：(2～5)；
所述无机填料包括椰糠、二硫化钼、硅酸钠盐以及膨润土，其使用质量比为(4～6)：(3～5)：(3～7)：1；
所述硅酸钠盐包括五水偏硅酸钠或纳米硅酸钠；
所述聚苯硫醚改性聚合物的组成还包括偶联剂、以及抗氧稳定剂；
所述偶联剂包括kh550、kh560以及kh570的一种；
所述抗氧稳定剂包括ga-80。
本发明还提供了一种利用短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物的制备工艺，包括如下步骤：
1)将聚苯硫醚树脂、无机填料混合熔融，充分混匀之后，降温，一边搅拌一边加入短纤维，充分混合出料得到短纤改性聚苯硫醚预聚体；
2)将短纤改性聚苯硫醚预聚体于高温下熔融，在真空搅拌条件下加入聚甲醛纤维和植物纤维，得到改性聚苯硫醚聚混物；
3)最后将聚苯硫醚聚混物与偶联剂、抗氧稳定剂混合熔融，通过双螺杆挤出机挤出，成型，即得到短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物。
步骤1)所述混合熔融的温度为285～310℃，搅拌速度为150～200r/min；所述降温为降至280～285℃；
所述充分混合出料为在300～400r/min的转速下120～160℃下搅拌出料；
步骤2)所述高温为200～250℃，搅拌速度为200～300r/min，真空度为0.1～1mpa；
步骤3)所述混合熔融的温度为180～230℃，双螺杆的转速为50～70r/min，物料挤出时间不超过5min。
本发明的有益效果如下：
本发明的pps聚苯硫醚改性聚合物，利用短切纤维、无机填料以及植物纤维对聚苯硫醚树脂进行物理改性，增强聚苯硫醚树脂纤维的力学性能、耐热性、耐磨性以及抗压抗强度性能，可用于汽车部件、电子电器以及家用电器等领域。
本发明的pps聚苯硫醚改性聚合物的制备工艺，首先采用无机填料、短切纤维对聚苯硫醚树脂进行改性，有助于形成结构稳定、增强力学性能、增强化学性能的预聚体，之后与聚甲醛纤维和植物纤维熔合，形成高耐磨、高抗压、高模量的聚合物，最后加入偶联剂和抗氧稳定剂形成抗化学稳定性、机械性能优异的改性树脂。
具体实施方式
以下通过具体的实施案例对本发明作进一步详细的描述，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
若无特殊说明，本发明的所有原料和试剂均为常规市场的原料、试剂。
实施例1
一种利用短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物及其制备：
1)将50％聚苯硫醚树脂、10％无机填料于285℃下混合熔融，搅拌速度为150r/min，充分混匀之后，降温至280℃，一边搅拌一边加入15％短纤维，在300r/min的转速下120℃下搅拌，充分混合出料得到短纤改性聚苯硫醚预聚体；
所述无机填料中椰糠、二硫化钼、五水偏硅酸钠以及膨润土使用质量比为4:3:3:1；
所述短纤维中短切pan纤维、短切pva纤维以及玻璃纤维使用质量比为2:1:3；
2)将短纤改性聚苯硫醚预聚体于200℃高温下熔融，搅拌速度为200r/min，在0.1mpa真空搅拌条件下加入9％聚甲醛纤维和5％植物纤维，得到改性聚苯硫醚聚混物；
所述植物纤维中豆渣纤维和棉麻纤维使用质量比为3:2；
3)最后将聚苯硫醚聚混物与6％偶联剂、5％抗氧稳定剂于180℃下混合熔融，通过双螺杆挤出机挤出，转速为50r/min，物料挤出时间不超过5min，成型，即得到短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物。
实施例2
一种利用短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物及其制备：
1)将55％聚苯硫醚树脂、8％无机填料于290℃下混合熔融，搅拌速度为170r/min，充分混匀之后，降温至282℃，一边搅拌一边加入16％短纤维，在350r/min的转速下140℃下搅拌，充分混合出料得到短纤改性聚苯硫醚预聚体；
所述无机填料中椰糠、二硫化钼、纳米硅酸钠以及膨润土使用质量比为5:3:6:1；
所述短纤维中短切pan纤维、短切pva纤维以及玻璃纤维使用质量比为3:2:5；
2)将短纤改性聚苯硫醚预聚体于230℃高温下熔融，搅拌速度为250r/min，在0.5mpa真空搅拌条件下加入7％聚甲醛纤维和4％植物纤维，得到改性聚苯硫醚聚混物；
所述植物纤维中豆渣纤维和棉麻纤维使用质量比为4:3；
3)最后将聚苯硫醚聚混物与5％偶联剂、5％抗氧稳定剂于200℃下混合熔融，通过双螺杆挤出机挤出，转速为60r/min，物料挤出时间不超过5min，成型，即得到短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物。
实施例3
一种利用短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物及其制备：
1)将57％聚苯硫醚树脂、12％无机填料于300℃下混合熔融，搅拌速度为180r/min，充分混匀之后，降温至284℃，一边搅拌一边加入13％短纤维，在380r/min的转速下150℃下搅拌，充分混合出料得到短纤改性聚苯硫醚预聚体；
所述无机填料中椰糠、二硫化钼、五水偏硅酸钠以及膨润土使用质量比为5:4:5:1；
所述短纤维中短切pan纤维、短切pva纤维以及玻璃纤维使用质量比为3:2:4；
2)将短纤改性聚苯硫醚预聚体于220℃高温下熔融，搅拌速度为280r/min，在0.7mpa真空搅拌条件下加入5％聚甲醛纤维和4％植物纤维，得到改性聚苯硫醚聚混物；
所述植物纤维中豆渣纤维和棉麻纤维使用质量比为5:3；
3)最后将聚苯硫醚聚混物与4％偶联剂、5％抗氧稳定剂于210℃下混合熔融，通过双螺杆挤出机挤出，转速为65r/min，物料挤出时间不超过5min，成型，即得到短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物。
实施例4
一种利用短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物及其制备：
1)将60％聚苯硫醚树脂、10％无机填料于310℃下混合熔融，搅拌速度为200r/min，充分混匀之后，降温至285℃，一边搅拌一边加入16％短纤维，在400r/min的转速下160℃下搅拌，充分混合出料得到短纤改性聚苯硫醚预聚体；
所述无机填料中椰糠、二硫化钼、纳米硅酸钠以及膨润土使用质量比为6:5:7:1；
所述短纤维中短切pan纤维、短切pva纤维以及玻璃纤维使用质量比为2:3:6；
2)将短纤改性聚苯硫醚预聚体于250℃高温下熔融，搅拌速度为300r/min，在1mpa真空搅拌条件下加入5％聚甲醛纤维和3％植物纤维，得到改性聚苯硫醚聚混物；
所述植物纤维中豆渣纤维和棉麻纤维使用质量比为7:5；
3)最后将聚苯硫醚聚混物与3％偶联剂、3％抗氧稳定剂于230℃下混合熔融，通过双螺杆挤出机挤出，转速为70r/min，物料挤出时间不超过5min，成型，即得到短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物。
对比例1(为实施例1的对照组，不采用短切纤维)
一种pps聚苯硫醚改性聚合物及其制备：
1)将60％聚苯硫醚树脂、15％无机填料于285℃下混合熔融，搅拌速度为150r/min，充分混合出料得到聚苯硫醚预聚体；
所述无机填料中椰糠、二硫化钼、五水偏硅酸钠以及膨润土使用质量比为4:3:3:1；
2)将聚苯硫醚预聚体于200℃高温下熔融，搅拌速度为200r/min，在0.1mpa真空搅拌条件下加入9％聚甲醛纤维和5％植物纤维，得到改性聚苯硫醚聚混物；
所述植物纤维中豆渣纤维和棉麻纤维使用质量比为3:2；
3)最后将聚苯硫醚聚混物与6％偶联剂、5％抗氧稳定剂于180℃下混合熔融，通过双螺杆挤出机挤出，转速为50r/min，物料挤出时间不超过5min，成型，即得到短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物。
对比例2(为实施例2的对照组，不采用聚甲醛纤维和植物纤维)
一种利用短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物及其制备：
1)将55％聚苯硫醚树脂、15％无机填料于290℃下混合熔融，搅拌速度为170r/min，充分混匀之后，降温至282℃，一边搅拌一边加入20％短纤维，在350r/min的转速下140℃下搅拌，充分混合出料得到短纤改性聚苯硫醚预聚体；
所述无机填料中椰糠、二硫化钼、纳米硅酸钠以及膨润土使用质量比为5:3:6:1；
所述短纤维中短切pan纤维、短切pva纤维以及玻璃纤维使用质量比为3:2:5；
2)将短纤改性聚苯硫醚预聚体与5％偶联剂、5％抗氧稳定剂于200℃下混合熔融，通过双螺杆挤出机挤出，转速为60r/min，物料挤出时间不超过5min，成型，即得到短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物。
对比例3(为实施例3的对照组，不采用无机填料)
一种利用短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物及其制备：
1)将65％聚苯硫醚树脂于300℃下混合熔融，搅拌速度为180r/min，充分混匀之后，降温至284℃，一边搅拌一边加入17％短纤维，在380r/min的转速下150℃下搅拌，充分混合出料得到短纤改性聚苯硫醚预聚体；
所述短纤维中短切pan纤维、短切pva纤维以及玻璃纤维使用质量比为3:2:4；
2)将短纤改性聚苯硫醚预聚体于220℃高温下熔融，搅拌速度为280r/min，在0.7mpa真空搅拌条件下加入5％聚甲醛纤维和4％植物纤维，得到改性聚苯硫醚聚混物；
所述植物纤维中豆渣纤维和棉麻纤维使用质量比为5:3；
3)最后将聚苯硫醚聚混物与4％偶联剂、5％抗氧稳定剂于210℃下混合熔融，通过双螺杆挤出机挤出，转速为65r/min，物料挤出时间不超过5min，成型，即得到短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物。
表1改性聚苯硫醚的机械性能
表2改性聚苯硫醚的冲击性能
表3改性聚苯硫醚的热性能
由以上结果可见，本发明实施例所制备的利用短纤改性的pps聚苯硫醚改性聚合物，其机械性能、抗冲击性能以及热稳定性能、阻燃性能均表现优异，相比对比例，可见本发明所采用的短纤维、无机填料、聚甲醛纤维以及植物纤维对聚苯硫醚树脂性能的改进具有关键作用，各个组分具有协同增效的作用。且本发明的工艺能够形成高耐磨、高抗压、高模量的聚合物，得到具有抗化学稳定性、机械性能优异的改性树脂，所得改性聚合物的性能符合汽车部件、电子电器以及家用电器等领域。