技术领域
[0001] 本
发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种以塑代钢用高强度聚芳硫醚砜复合材料。
背景技术
[0002] 目前，随着经济社会的快速发展，对
铁矿石的需求量也日益增长，铁矿石的价格急剧上涨。同时，在铁矿石的
冶炼过程中还会产生各种形式的环境污染和人身伤害。面对国际、国内铁矿石价格急剧上涨的压
力和人们对于环境保护、可持续发展以及个人身体健康、人身安全意识逐渐加强的社会现实，塑料正凭借其独特的性能优势，逐渐成为代替钢材的最佳选择。近年来，虽然塑料在
汽车和建筑等领域中的应用已经十分广泛，例如汽车的内饰、座椅、车灯、拉手、顶棚、仪
表盘、遮阳板等，建筑的
门、窗、管道、地板等，但是这些小范围内的普及，并不能对汽车和建筑的性能、生产成本和节能减排等起到质的改变，也不符合“以塑代钢”的初衷。
[0003] 在新
能源汽车推广方面，
车身重量和构件强度成为限制其扩大市场需求的主要因素，在卫浴领域，金属材质的卫浴产品如混
水阀阀体，在高温、高湿条件下易生锈和滋生细菌，严重影响着家庭用水安全和个人身体健康，在给排水领域，由于金属材质的给
排水管连接嵌件的锈蚀，每年给我国造成了巨大的经济损失。我国塑料产品中，聚芳硫醚砜为聚苯硫醚的结构改性物，聚芳硫醚砜由于具有优异的机械性能、耐高温性、尺寸
稳定性、耐
腐蚀、阻燃和优良的电性能而受到广泛关注，但和钢产品相比，其力学性能相对较低，导致其在上述领域中的应用受到限制。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于：针对上述现有聚芳硫醚砜复合材料力学性能差，无法实现以塑代钢的问题，本发明提供一种以塑代钢用高强度聚芳硫醚砜复合材料，该复合材料具有优异的力学性能、抗
氧化、抗
辐射、电绝缘、耐腐蚀、抑菌、比重轻等优点，还可使相关产品的原料成本降低70％以上，对新能源汽车的普及、卫浴产品的推广及给排水管道的铺设具有重要的推动作用。
[0005] 本发明采用的技术方案如下：
[0006] 一种以塑代钢用高强度聚芳硫醚砜复合材料，包括以下重量份数的组份：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物0.1～3份、乙烯-
丙烯酸甲酯共聚物0.1～3份、
硅烷
偶联剂0.1～2份，纳米
硅酸钙0.5～8份、高强度玻纤10～60份、聚芳硫醚砜
树脂50～90份。
[0007] 一种以塑代钢用高强度聚芳硫醚砜复合材料，包括以下重量份数的组份：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物1份、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物1份、硅烷偶联剂0.3份，纳米硅酸钙5份、高强度玻纤40份、聚芳硫醚砜树脂52份。
[0008] 目前，聚芳硫醚砜主要通过玻纤增强，强度仍然较低，本发明首先采用高强度玻纤替代传统玻纤，高强度玻纤拉伸强度为2800MPa以上，传统玻纤拉伸强度为1500～2100MPa，然后在高强度玻纤增强的
基础上添加苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物(SBS)和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMAC)，SBS的高分子链是由聚苯乙烯嵌段和聚丁二烯嵌段组成，聚苯乙烯嵌段连在聚丁二烯中间段的两端，由于聚苯乙烯嵌段间的作用力，其易聚集在一起，形成物理交联，并构成网状结构，聚芳硫醚砜的主链上含有砜基，砜基为强极性基团，与SBS主链上的基团反应或键合，使SBS与聚芳硫醚砜树脂形成较高的纠缠度，从而提高熔体强度。但聚苯乙烯与聚丁二烯不易相容，两种大分子嵌段都很长，难以扩散，本发明添加的EMAC可与所有聚烯
烃树脂相容，从而保证SBS与聚芳硫醚砜树脂形成纠缠的同时具有较好的扩散性和流动性，使高强度玻纤在聚芳硫醚砜树脂中均匀分布。砜基还可与高强度玻纤表面的硅醇基团反应或键合，起到粘结两者的作用，SBS和EMAC则有利于进一步增强二者的粘合强度，提高强度。另外，SBS和EMAC还可提高聚芳硫醚砜树脂的韧性。本发明还添加纳米硅酸钙作为填料，进一步提高强度。
[0009] 进一步地，还包括
抗菌剂0.1～2份。
[0010] 进一步地，抗菌剂为
生物抑制剂、有机抗菌剂和无机抗菌剂中的一种或几种。
[0011] 进一步地，聚芳硫醚砜树脂的熔指为30～200g/10min，
玻璃化转变
温度为190～220℃，特性粘数为0.2～0.6g/dl。
[0012] 进一步地，纳米硅酸钙的目数至少为11000目。
[0013] 进一步地，硅烷偶联剂为KH550。
[0014] 进一步地，高强度玻纤为经硅烷偶联剂进行
表面处理后的高强度玻纤，表面处理后的高强度玻纤与聚芳硫醚砜树脂及其它助剂的相容性更好，所得高强度聚芳硫醚砜复合材料的微观结构更均匀、细腻，对力的承载性更好。
[0015] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0016] 1.本发明高强度聚芳硫醚砜复合材料相对于普通玻纤增强聚芳硫醚砜复合材料，SBS、EMAC和高强度玻纤等组份协同作用，其力学性能显著提高，且
密度远低于
不锈钢，
质量优势明显，从而可实现以塑代钢，扩大了聚芳硫醚砜复合材料的应用范围，有利于提高企业市场竞争力；
[0017] 2.本发明高强度聚芳硫醚砜复合材料可在新能源汽车、卫浴领域以及给排水领域等取代金属材料，以克服金属材料应用在上述领域中所存在的问题，并且，有利于降低生产成本，经济效益显著；
[0018] 3.本发明可缓解国际、国内铁矿石价格急剧上涨的压力，且节能环保，响应和践行保护环境、可持续发展的号召。
具体实施方式
[0019] 本
说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0020] 本发明所使用的高强度玻纤为市售，与普通无
碱玻璃
纤维相比，它具有拉伸强度高、
弹性模量高、抗冲击性能好、化学稳定性好、抗疲劳性好、耐高温等优良性能，弹性模量86000MPa以上，拉伸强度为2800MPa以上，比目前市场上常规E型玻纤高30％以上。
[0022] 将1份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物、1份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、0.3份KH550、0.5份纳米硅酸钙、57.1份聚芳硫醚砜树脂、0.1份抗菌剂倒入高混机中充分混合均匀，然后将40份高强度玻纤由
注塑机的纤维入口引入，经
挤出机挤出、冷却、烘干、
造粒，得到以塑代钢用高强度聚芳硫醚砜复合材料。挤出机共四区控温，各区温度分别为280℃、300℃、300℃、320℃，
挤出机螺杆长径比为44:1，挤出机转速为350转/分。
[0023] 实施例2
[0024] 本实施例与实施例1的区别仅在于：3份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物、3份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、0.3份KH550、2份纳米硅酸钙、53.1份聚芳硫醚砜树脂、0.1份抗菌剂、40份高强度玻纤。
[0025] 实施例3
[0026] 本实施例与实施例1的区别仅在于：1份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物、1份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、0.3份KH550、5份纳米硅酸钙、52.1份聚芳硫醚砜树脂、0.1份抗菌剂、40份高强度玻纤。
[0027] 实施例4
[0028] 本实施例与实施例1的区别仅在于：3份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物、3份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、2份KH550、7.5份纳米硅酸钙、85份聚芳硫醚砜树脂、2份抗菌剂、58份高强度玻纤。
[0029] 实施例5
[0030] 本实施例与实施例1的区别仅在于：0.5份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物、0.5份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、0.8份KH550、1份纳米硅酸钙、60份聚芳硫醚砜树脂、1.5份抗菌剂、15份高强度玻纤。
[0031] 对比例
[0032] 本对比例与实施例1的区别仅在于：1份乙烯-丙烯酸酯-丙烯酸缩水甘油酯三元嵌段共聚物、1份聚丙烯接枝
马来酸酐、0.3份KH550、0.5份纳米硅酸钙、57份聚芳硫醚砜树脂、0.1份抗菌剂、40份E型玻纤。
[0033] 实施例6
[0034] 对实施例1-实施例3以及对比例制备的高强度聚芳硫醚砜复合材料进行力学性能检测，密度的检测标准为ISO-1183，拉伸强度的检测标准为ISO-178，缺口冲击强度的检测标准为ISO-179，弯曲强度的检测标准为ISO-178，弯曲模量的检测标准为ISO-178，检测结果见表1。
[0035] 结果表明，本发明以塑代钢用高强度聚芳硫醚砜复合材料密度最高为1.66g/cm3，远低于不锈钢密度(7.85g/cm3)，因此更具有质量优势，且拉伸强度、缺口冲击强度、弯曲强度和弯曲模量与传统改性塑料复合材料相比，均明显提升，是“以塑代钢”塑料的最佳选择。
[0036] 表1密度及力学性能检测结果
[0037]
[0038] 如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
