一种低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料及其制备方法
阅读：601发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种低线性膨胀系数聚苯硫醚 复合材料 及其制备方法，包括以下组分及重量份含量的原料：基体 树脂 100、抗 氧 剂0.1-1、 润滑剂 0.5-2、金 云 母30-70，备料后将基体树脂，抗氧剂，润滑剂置于混合机混合，得到混合物，将混合物通过主 喂料 口，金云母通过侧喂料口，经计量装置送入双螺杆 挤出机 中，控制双 螺杆挤出机 的 温度 为250～300℃，转速为400-600rpm， 双螺杆挤出机 混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒，得到低线型膨胀系数的聚苯硫醚复合材料。与 现有技术 相比，本发明采用高填充无机矿物降低了PPS材料的线性膨胀系数，使得PPS复合材料的制件尺寸 稳定性 更高，满足某些尺寸稳定性和刚性要求高的制件，并且提升了生产效率。，下面是一种低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料，其特征在于，包括以下组分及重量份含量的原料：
基体树脂100、抗氧剂0.1-1、润滑剂0.5-2、金云母30-70。
2.根据权利要求1所述的一种低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述基体树脂为带有反应性官能团的聚酯。
3.根据权利要求1或2所述的一种低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述基体树脂包括聚碳酸酯、聚对苯二甲醇乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇、聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯。
4.根据权利要求1所述的一种低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述抗氧剂选自CIBA精化公司的Irganox 1010、Irganox 1076、Irganox B900或Irganox 168的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述润滑剂选自硅油、白矿油、脂肪酸酰胺、硬脂酸钡、硬脂酸镁、石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述金云母表面未经过处理，形状为片状、银元状、棒状或球状，粒径为10μm～200μm。
7.如权利要求1-6中任一项所述的低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：基体树脂100、抗氧剂0.1-1、润滑剂0.5-2、金云母30-70；
(2)按照以上原料进行配料，将基体树脂，抗氧剂，润滑剂置于混合机混合，得到混合物，将混合物通过主喂料口，金云母通过侧喂料口，经计量装置送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为250～300℃，转速为400-600rpm，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒，得到低线型膨胀系数的聚苯硫醚复合材料。
8.根据权利要求7所述的一种低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料的制备方法，其特征在于，在喂料口处设置大导程螺纹元件。
9.根据权利要求8所述的一种低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料的制备方法，其特征在于，所述大导程螺纹元件的导程为33-70。
10.根据权利要求7所述的一种低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料的制备方法,其特征在于，所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为32-52。
一种低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及复合聚苯硫醚制备领域，尤其是涉及一种低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料及其制备方法。
背景技术
[0002] 聚苯硫醚(PPS)是一种重要的特种工程塑料，具有优异的机械性能、耐腐蚀性和加耐高温性能等，广泛用于汽车，家电，电子等行业。随着汽车、家电等行业的迅猛发展，对以塑代刚的需求越来越明显，而行业对材料的要求也越来越挑剔，如塑料制件本身的收缩或者膨胀，会影响制件精度，进而可能产生缝隙，影响美观。线性膨胀系数是表征材料尺寸稳定性的一个重要特性，线性膨胀系数是指固体物质的温度每改变1摄氏度时，其长度的变化和在0℃时长度之比，材料的膨胀系数越好其尺寸稳定性越好。PPS塑料在长期工作负荷和热负荷作用下，也能保持较高的力学性能和尺寸稳定性，可用于高温应力环境。PPS材料的膨胀系数一般是在5～6×10-5/℃，对于那些尺寸精度要求高的大制件，使用这种膨胀系数的材料容易造成缝隙，所以如何将PPS材料的膨胀系数进一步降低，保证PPS材料制件的尺寸稳定性，具有很重要的意义。
[0003] 中国专利CN109096759A公开了一种高尺寸稳定性聚合物复合材料制件及其制备方法。本发明提供一种高尺寸稳定性的聚芳硫醚基复合材料，所述复合材料的原料及其质量比例为：聚芳硫醚树脂20～70重量份，增强纤维10～50重量份，尺寸稳定剂5～40重量份，界面控制剂0.5～3重量份，增容剂0～10重量份，此专利所用10～50重量份增强纤维，会导致材料在后加工时存在表面光洁度不好，易翘曲等问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006] 一种低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料，包括以下组分及重量份含量的原料：
[0007] 基体树脂100、抗氧剂0.1-1、润滑剂0.5-2、金云母30-70，采用该种含量的金云母会明显降低材料的热膨胀系数，同时保持材料的冲击性能，加入量低于30，起不到降低热膨胀系数的作用，加入量高于70，则材料冲击性能降低太多，另外材料很难加工。
[0008] 所述基体树脂为带有反应性官能团的聚酯。
[0010] 所述抗氧剂选自CIBA精化公司的Irganox 1010、Irganox 1076、Irganox B900或Irganox 168的一种或几种。
[0012] 所述金云母表面未经过处理，形状为片状、银元状、棒状或球状，粒径为10μm～200μm，金云母的径厚比较高，在增强材料的同时赋予塑料制品优异的稳定性，而像玻纤等填料则达不到这样的效果，低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料的制备方法，采用以下步骤：
[0013] (1)按照以下组分及重量份含量备料：基体树脂100、抗氧剂0.1-1、润滑剂0.5-2、金云母30-70；
[0014] (2)按照以上原料进行配料，将基体树脂，抗氧剂，润滑剂置于混合机混合，得到混合物，将混合物通过主喂料口，金云母通过侧喂料口，经计量装置送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为250～300℃，转速为400-600rpm，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒，得到低线型膨胀系数的聚苯硫醚复合材料。
[0016] 所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为(32-52)此范围内的长径比可以满足侧喂螺杆组合的设计及放置大导程螺纹元件，大导程螺纹元件在旋转一周物料正位移距离更长，所以大导程螺纹元件利于挤出机吃料，输送效率更高。
[0017] 与现有技术相比，本发明所公开的技术方案操作使用方便，高填充无机矿物降低了PPS材料的线性膨胀系数，使得PPS复合材料的制件尺寸稳定性更高，满足某些尺寸稳定性和刚性要求高的制件。另加工制备时，因需侧喂高比例低堆密度无机矿物(不易喂料)，针对此设计了合适的螺杆组合，在喂料口处将螺纹元件设计成大导程螺纹元件，更利于喂料，能提高生产效率。
具体实施方式
[0018] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0019] 低线性膨胀系数聚苯硫醚复合材料的制备方法，采用以下步骤：
[0020] (1)按照以下组分及重量份含量备料：基体树脂100、抗氧剂0.1-1、润滑剂0.5-2、金云母30-70，上述体系中，采用的基体树脂为带有反应性官能团的聚酯，例如可以使用聚碳酸酯、聚对苯二甲醇乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇、聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯，抗氧剂选自CIBA精化公司的Irganox 1010、Irganox 1076、Irganox B900或Irganox 168的一种或几种，润滑剂选自硅油、白矿油、脂肪酸酰胺、硬脂酸钡、硬脂酸镁、石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几种，金云母表面未经过处理，形状为片状、银元状、棒状或球状，粒径为10μm～200μm；
[0021] (2)按照以上原料进行配料，将基体树脂，抗氧剂，润滑剂置于混合机混合，得到混合物，将混合物通过主喂料口，金云母通过侧喂料口，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在喂料口处设置导程为33-70大导程螺纹元件，利于挤出机吃料，控制双螺杆挤出机的螺杆的长径比为32-52双螺杆挤出机的温度为250～300℃，转速为400-600rpm，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒，得到低线型膨胀系数的聚苯硫醚复合材料。
[0022] 以下是更加详细的实施案例，通过以下实施案例进一步说明本发明的技术方案以及所能够获得的技术效果。
[0023] 实施例1
[0024] 一种低线性膨胀聚苯硫醚复合材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0025] (1)按照以下组分及重量份含量备料：
[0026]
[0027] 其中，基体树脂为浙江新和成公司的PPS1130C、抗氧剂为Irganox B900、润滑剂为乙烯-丙烯酸共聚物、金云母为力矿公司的PW80，粒径为35μm-95μm；
[0028] (2)按照上述(1)原料进行配料，将基体树脂，抗氧剂，润滑剂置于混合机混合，得到混合物。将混合物通过主喂，金云母通过强制喂料机侧喂，经计量装置送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为250～300℃，螺杆组合为特定设计的组合，转速为400-600rpm，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即得到低线型膨胀系数的聚苯硫醚复合材料。
[0029] 实施例2
[0030] 一种低线性膨胀聚苯硫醚复合材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0031] (1)按照以下组分及重量份含量备料：
[0032]
[0033] 其中，基体树脂为浙江新和成公司的PPS1130C、抗氧剂为Irganox B900、润滑剂为乙烯-丙烯酸共聚物、金云母为力矿公司的PW80，粒径为35μm-95μm；
[0034] (2)按照上述(1)原料进行配料，将基体树脂，抗氧剂，润滑剂置于混合机混合，得到混合物。将混合物通过主喂，金云母通过强制喂料机侧喂，经计量装置送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为250～300℃，螺杆组合为特定设计的组合，转速为400-600rpm，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即得到低线型膨胀系数的聚苯硫醚复合材料。
[0035] 实施例3
[0036] 一种低线性膨胀聚苯硫醚复合材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0037] (1)按照以下组分及重量份含量备料：
[0038]
[0039] 其中，基体树脂为浙江新和成公司的PPS1130C、抗氧剂为Irganox B900、润滑剂为乙烯-丙烯酸共聚物、金云母形状为、粒径为20μm～40μm；
[0040] (2)按照上述(1)原料进行配料，将基体树脂，抗氧剂，润滑剂置于混合机混合，得到混合物。将混合物通过主喂，金云母通过强制喂料机侧喂，经计量装置送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为250～300℃，螺杆组合为特定设计的组合，转速为400-600rpm，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即得到低线型膨胀系数的聚苯硫醚复合材料。
[0041] 实施例4
[0042] 一种低线性膨胀聚苯硫醚复合材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0043] (1)按照以下组分及重量份含量备料：
[0044]
[0045] 其中，基体树脂为浙江新和成公司的PPS1130C、抗氧剂为Irganox B900、润滑剂为乙烯-丙烯酸共聚物、金云母为力矿公司的PW80，粒径为35μm-95μm；
[0046] (2)按照上述(1)原料进行配料，将基体树脂，抗氧剂，润滑剂置于混合机混合，得到混合物。将混合物通过主喂，金云母通过强制喂料机侧喂，经计量装置送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为250～300℃，螺杆组合为特定设计的组合，转速为400-600rpm，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即得到低线型膨胀系数的聚苯硫醚复合材料。
[0047] 实施例5
[0048] 一种低线性膨胀聚苯硫醚复合材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0049] (1)按照以下组分及重量份含量备料：
[0050]
[0051] 其中，基体树脂为浙江新和成公司的PPS1130C、抗氧剂为Irganox B900、润滑剂为乙烯-丙烯酸共聚物、金云母为力矿公司的PW80，粒径为35μm-95μm；
[0052] (2)按照上述(1)原料进行配料，将基体树脂，抗氧剂，润滑剂置于混合机混合，得到混合物。将混合物通过主喂，金云母通过强制喂料机侧喂，经计量装置送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为250～300℃，螺杆组合为特定设计的组合(侧喂料处设计成大导程螺纹元件)，转速为400-600rpm，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即得到低线型膨胀系数的聚苯硫醚复合材料。
[0053] 实施例6
[0054] 一种低线性膨胀聚苯硫醚复合材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0055] (1)按照以下组分及重量份含量备料：
[0056]
[0057] 其中，基体树脂为带有反应性官能团的聚酯，本实施例采用的是聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、抗氧剂为Irganox 1010、润滑剂为石蜡与聚乙烯蜡的混合物、金云母表面未经过处理，形状为片状，粒径为10μm；
[0058] (2)按照上述(1)原料进行配料，将基体树脂，抗氧剂，润滑剂置于混合机混合，得到混合物。将混合物通过主喂，金云母通过强制喂料机侧喂，经计量装置送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为250℃，螺杆组合为特定设计的组合(侧喂料处设计成导程为33的螺纹元件，螺杆的长径比为32)，转速为400rpm，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即得到低线型膨胀系数的聚苯硫醚复合材料。
[0059] 实施例7
[0060] 一种低线性膨胀聚苯硫醚复合材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0061] (1)按照以下组分及重量份含量备料：
[0062]
[0063] 其中，基体树脂为带有反应性官能团的聚酯，本实施例采用的是聚碳酸酯、抗氧剂为Irganox 1076、润滑剂为硅油与白矿油的混合物、金云母表面未经过处理，形状为银元状，粒径为100μm；
[0064] (2)按照上述(1)原料进行配料，将基体树脂，抗氧剂，润滑剂置于混合机混合，得到混合物。将混合物通过主喂，金云母通过强制喂料机侧喂，经计量装置送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为250℃，螺杆组合为特定设计的组合(侧喂料处设计成导程为70的螺纹元件，螺杆的长径比为52)，转速为600rpm，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即得到低线型膨胀系数的聚苯硫醚复合材料。
[0065] 实施例8
[0066] 一种低线性膨胀聚苯硫醚复合材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0067] (1)按照以下组分及重量份含量备料：
[0068]
[0069]
[0070] 其中，基体树脂为带有反应性官能团的聚酯，本实施例采用的是聚萘二甲酸乙二醇酯、抗氧剂为Irganox 168、润滑剂为硬脂酸钡、金云母表面未经过处理，形状为球状，粒径为200μm；
[0071] (2)按照上述(1)原料进行配料，将基体树脂，抗氧剂，润滑剂置于混合机混合，得到混合物。将混合物通过主喂，金云母通过强制喂料机侧喂，经计量装置送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为300℃，螺杆组合为特定设计的组合(侧喂料处设计成导程为60的螺纹元件，螺杆的长径比为48)，转速为500rpm，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即得到低线型膨胀系数的聚苯硫醚复合材料。
[0072] 对比例1
[0073] 一种低线性膨胀聚苯硫醚复合材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0074] (1)按照以下组分及重量份含量备料：
[0075] 基体树脂 100；
[0076] 抗氧剂 0.2；
[0077] 润滑剂 1；
[0078] 其中，基体树脂为浙江新和成公司的PPS1130C、抗氧剂为Irganox B900、润滑剂为乙烯-丙烯酸共聚物、
[0079] (2)按照上述(1)原料进行配料，将基体树脂，抗氧剂，润滑剂置于混合机混合，得到混合物。将混合物通过主喂，控制双螺杆挤出机的温度为250～300℃，螺杆组合为特定设计的组合，转速为400-600，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即得到低线型膨胀系数的聚苯硫醚复合材料。
[0080] 将实施例1～5所制备低线性膨胀系数PPS材料，测试，比较其膨胀系数，比对比螺杆组合的加工效率，总结如下表1。
[0081] 对比例2
[0082] 一种低线性膨胀聚苯硫醚复合材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
[0083] (1)按照以下组分及重量份含量备料：
[0084]
[0085] 其中，基体树脂为浙江新和成公司的PPS1130C、抗氧剂为Irganox B900、润滑剂为乙烯-丙烯酸共聚物、金云母为力矿公司的PW80，粒径为35μm-95μm；
[0086] (2)按照上述(1)原料进行配料，将基体树脂，抗氧剂，润滑剂置于混合机混合，得到混合物。将混合物通过主喂，金云母通过强制喂料机侧喂，经计量装置送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为250～300℃，螺杆组合为常规螺杆组合，转速为400-600，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即得到低线型膨胀系数的聚苯硫醚复合材料。
[0087] 表1各实施例膨胀系数对比
[0088] 膨胀系数(10-5/℃)
实施例1 3.8
实施例2 3.3
实施例3 2.9
实施例4 2.5
实施例5 2.3
对比例1 5.0
实施例1 3.8
实施例2 3.3
实施例3 2.9
实施例4 2.5
实施例5 2.3
对比例1 5.0
[0089] 表2实施加工性比较
[0090]
[0091] 由表1和2可以得出以下结论：
[0092] a、本技术简便易行，无机矿物可以降低材料的膨胀系数，且随着无机矿物份数增加，膨胀系数下降。
[0093] b、通过将螺杆组合设计，使得高填充比例喂料可行，且利于吃料，大大提高生产效率。
[0094] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0095] 上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
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