一种耐久型聚苯硫醚及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料，具体地说，涉及一种耐久型聚苯硫醚及其制备方法。

背景技术：

1、聚苯硫醚(pps)全称为聚苯基硫醚，它是一种高性能热塑性树脂，具有优异的耐热性，耐化学腐蚀性，阻燃性，耐辐射和优良的电性能以及尺寸稳定性，其强度和硬度均很高，可用多种成型方法进行加工，而且可精密成型。pps凭借其优异的性能使其广泛用于石油化工、汽车、机械行业、电子电气、航空航天及军工等高技术领域。

2、虽然pps具有优异的热稳定性，但由于pps分子结构中的硫以二价的形式存在，容易失去电子而与氧结合，在恶略的环境下极易被氧化，导致pps发生氧化交联、大分子链断裂、降解等反应，表观为pps发黄、变脆、开裂，限制了pps的使用寿命。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐久型聚苯硫醚及其制备方法。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

3、一方面，一种耐久型聚苯硫醚，包括如下重量份的组分：

4、聚苯硫醚100份，

5、改性无机纤维30～50份，

6、所述改性无机纤维通过无机纤维表面接枝第一偶联剂得到；

7、耐久型聚苯硫醚通过如下步骤得到：

8、(1)将所述聚苯硫醚和所述改性无机纤维经过熔融共混、挤出成型后得到初处理聚苯硫醚；

9、(2)将所述初处理聚苯硫醚进行电晕处理或氧化处理后接枝第二偶联剂得到耐久型聚苯硫醚。

10、优选的，所述第二偶联剂在所述初处理聚苯硫醚的表面形成膜结构。

11、本发明中，第二偶联剂形成膜结构后能够隔绝聚苯硫醚和氧气的接触，从而提高聚苯硫醚体系的抗氧化能力。

12、本发明中，第一偶联剂和第二偶联剂均选自氨基偶联剂、硅偶联剂、磷酸偶联剂、羧酸偶联剂、聚氨酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、硼酸酯偶联剂中的一种或者多种。

13、具体的，本发明中，第一偶联剂和第二偶联剂均选用硅烷偶联剂kh550。

14、硅烷偶联剂kh550中含有si原子，引入硅元素可以提高pps的热稳定性，提高pps的机械性能，使得pps在更广泛的化学环境中具有更好的性能。

15、优选的，所述膜结构包括有机成膜剂。

16、本发明中，成膜剂有助于第二硅烷偶联剂形成更平滑致密的膜，从而更好地阻隔氧气，有利于提高提高聚苯硫醚体系的抗氧化能力。

17、优选的，所述有机成膜剂选自丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚氨酯、环氧树脂中的一种或者多种。

18、本发明中，有机成膜剂具体选用聚氨酯-35。

19、优选的，所述步骤(1)中，所述聚苯硫醚浸入有机溶剂进行溶胀后与所述改性无机纤维经过熔融共混挤出。

20、本发明中，聚苯硫醚经过溶胀后能够减少纠缠，从而更均匀地与改性无机纤维相容，有利于提高耐久型聚苯硫醚的机械强度和耐久度。

21、优选的，所述无机纤维选自玻璃纤维、碳纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维中的一种或者多种。

22、优选的，部分所述第一偶联剂连接有有机抗氧化剂。

23、另一方面，耐久型聚苯硫醚的制备方法，包括如下步骤：

24、无机纤维处理：将无机纤维通过酸化处理后与第一偶联剂反应，得到改性无机纤维；

25、挤出成型：将所述聚苯硫醚和所述改性无机纤维经过熔融共混、挤出成型后得到初处理聚苯硫醚；

26、再处理：将所述初处理聚苯硫醚进行电晕处理或氧化处理使得表面出现含氧基团，然后浸入第二偶联剂，使得第二偶联剂与含氧基团发生反应，再进行分离清洗得到耐久型聚苯硫醚。

27、本发明中主要原料的介绍如下：

28、丙烯酸树脂：丙烯酸树脂形成的膜具有多个显著的优点：

29、①良好的透明性和光泽度：丙烯酸树脂具有优异的透明性和光泽度，这使得由其形成的膜在视觉上具有出色的表现。这种特性使得丙烯酸树脂膜成为制作高级涂料和电镀涂料的理想选择。

30、②稳定性好：丙烯酸树脂的化学性质稳定，不易受环境因素的影响。因此，由其形成的膜具有良好的耐候性和耐腐蚀性，能够在各种环境条件下保持稳定的性能。

31、③优异的附着力：丙烯酸树脂成膜剂具有良好的附着力，能够与被涂物表面牢固粘结。这种特性使得丙烯酸树脂膜在涂料、胶粘剂等领域具有广泛的应用前景。

32、④优异的机械性能：丙烯酸树脂膜具有硬度大、延展性好的特点，这使得其能够承受一定的机械压力和变形而不易破裂或变形。

33、⑤耐光照和耐老化：丙烯酸树脂膜具有优异的耐光照和耐老化性能，能够在长时间的光照和氧化作用下保持稳定的性能。这使得丙烯酸树脂膜在户外使用环境中具有较长的使用寿命。

34、⑥可调性强：丙烯酸树脂可以通过与不同的单体进行共聚，以及添加不同的助剂来改变其性能。这使得丙烯酸树脂膜的性能可以根据具体需求进行定制和调整。

35、醇酸树脂：醇酸树脂形成的膜具有多个显著优点：

36、①耐候性与老化性能：醇酸树脂漆膜干燥后形成高度网状结构，不易老化，耐候性好，光泽持久不退。经烘烤后，涂膜的耐水性、耐油性、绝缘性、耐候性以及硬度、柔韧性都有明显提高。

37、②物理性能：漆膜柔韧坚牢，耐摩擦，具有良好的机械性能。抗矿物油、抗醇类溶剂性良好，具有良好的化学稳定性。

38、③施工与性能可调性：醇酸树脂原料来源广泛、价格低廉，制得的漆膜光泽高、丰满度好、附着力优异、施工维护方便。可通过与其他材料(如氨基树脂、异氰酸酯固化剂等)配合，制备出具有不同性能的涂料，如醇酸聚氨酯耐酸防腐漆等。

39、④环保性：水性醇酸树脂可采用生物基来源、voc含量低，符合环保绿色发展趋势。

40、聚氨酯：聚氨酯形成的膜具有众多显著的优点：

41、①卓越的耐磨性能：聚氨酯薄膜具有极高的耐磨性，柔韧性好，特别是高抗撕裂性，使其在各种应用场景下都能保持较长的使用寿命。

42、②优异的耐化学性能：耐油、耐低温、耐热老化、耐臭氧、抗辐射，以及电绝缘等特性，使得聚氨酯膜在多种复杂环境中都能保持稳定的性能。

43、③良好的生物相容性：聚氨酯材料具有良好的生物相容性，因此在医疗领域的应用越来越广泛，如伤口敷料、医用手套等。

44、④独特的分子结构和可调性：聚氨酯弹性材料由多元醇和二异氰酸酯等为原料合成，具有独特的嵌段分子结构，可通过调节聚氨酯软硬段成分比例改变其弹性、硬度、亲水性等，以满足不同应用需求。

45、⑤防水透气性能：聚氨酯薄膜有两种类型：微孔型和亲水型。微孔型薄膜的膜孔直径很小，介于水蒸气和水滴之间，从而实现防水透气的目的。亲水型薄膜则通过复杂的分子扩散机理实现防水透气，同时阻隔灰尘、细菌。

46、⑥高强度和高韧性：聚氨酯薄膜具有高强度和高韧性，这使得其具有良好的抗热、抗撕裂、抗拉伸性能，不易断裂或变形。

47、⑦耐腐蚀和耐氧化：聚氨酯薄膜能够耐受酸碱性介质，同时具有很好的抗氧化性能，不易老化，使用寿命较长。

48、⑧柔软性好和手感舒适：聚氨酯薄膜具有较好的柔软度和手感舒适度，可塑性强，不易硬化。

49、环氧树脂：环氧树脂形成的膜具有以下显著的优点：

50、①良好的附着力：环氧树脂膜对混凝土、金属、木材等底材均有优良的附着力，通常混凝土的附着力在4mpa以上。

51、②高硬度与耐磨性：固化后的环氧树脂膜具有较高的硬度和耐磨性，适合在需要抗磨损的场合使用。

52、③优异的耐腐蚀性：环氧树脂膜能够抵抗酸、碱、盐等多种化学物质的侵蚀，表现出良好的耐腐蚀性。

53、④抗化学腐蚀：环氧树脂膜在酸、盐、碱、水等化学介质中具有良好的耐腐蚀性。

54、⑤抗紫外线老化：能够长时间抵御紫外线的照射而不易老化，保持膜层的稳定性和美观性。

55、⑥优异的电绝缘性能：环氧树脂膜具有较小的介电常数和较高的介电强度，能够在较宽的频带内维持稳定的电绝缘性能，因此广泛应用于电子、电气等领域。

56、⑦良好的体积稳定性：环氧树脂的体积收缩率低，通常仅有2％左右，这有助于减少涂装过程中的内应力，防止漆膜开裂，适用于大面积涂装和厚型涂装。

57、玻璃纤维对聚苯硫醚的有益效果主要体现在以下几个方面：

58、①增强作用：玻璃纤维在聚苯硫醚基体中起到成核剂的作用，使得聚苯硫醚分子围绕玻璃纤维结晶。这种结构可以增强复合材料的强度和模量。例如，最常见的pps加40％玻璃纤维增强后，赋予了pps高流动性、高耐磨、高强度、高cti(相对漏电起痕指数)、低介电等多种特性。

59、②改善界面结合性：在聚苯硫醚与玻璃纤维的复合材料中，加入偶联剂可以进一步改善两者界面的结合性。当复合材料受到外界冲击时，这种增强的界面结合性可以起到更好的增强作用。

60、③提高耐热性：玻璃纤维的加入可以明显改善聚苯硫醚的耐热性。聚苯硫醚本身已经具有良好的耐高温性能，而玻璃纤维的增强作用可以使其在高温条件下更加稳定。

61、④改进机械性能：玻璃纤维的增强作用使得聚苯硫醚的刚性、尺寸稳定性、硬度等机械性能得到显著改善。这使得聚苯硫醚复合材料能够满足更广泛的工业应用需求。

62、抗氧剂抗氧化剂1010：抗氧剂1010，学名为四(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙烷，是一种高性能的酚类抗氧剂，拥有以下显著优点：

63、高效抗氧化性能：尤其对聚丙烯、聚乙烯、聚苯硫醚等烯烃树脂具有卓越的抗氧化效果，能有效抑制自由基链式反应，延缓材料老化过程，延长制品使用寿命。

64、热稳定性与持久性：具有很高的热稳定性，即使在高温加工或使用环境中也能保持良好的抗氧化性能，持效性长。

65、低挥发性和低迁移性：抗氧剂1010的挥发性小，不易从制品中迁移或抽出，这对于要求长期稳定性和防止污染的应用尤为重要。

66、无毒、无污染：属于无毒添加剂，使用过程中不会对环境造成污染，也不会对人体健康产生负面影响，符合食品安全和环保要求，适用于食品包装材料等敏感应用。

67、颜色稳定性：在使用过程中不会引起基材着色或变色，适用于对颜色有严格要求的制品。

68、与现有技术相比，本发明的优点包括：

69、(1)本发明提供的一种耐久型聚苯硫醚，无机纤维表面接枝第一偶联剂，第一偶联剂能够与聚苯硫醚体系发生纠缠而提高无机纤维与聚苯硫醚的相容性；同时，第一偶联剂能够提高聚苯硫醚体系中偶联剂的含量，从而提高聚苯硫醚体系的稳定性，有利于保持聚苯硫醚的机械强度；

70、(2)本发明提供的一种耐久型聚苯硫醚，初处理聚苯硫醚进行电晕处理或氧化处理后表面能够形成含氧基团，便于第二偶联剂接枝在聚苯硫醚表面；同时，第二偶联剂能够与位于聚苯硫醚表面的无机纤维结合，提高聚苯硫醚体系表层的稳定性，有利于提高聚苯硫醚表面抗开裂的能力；

71、(3)本发明提供的一种耐久型聚苯硫醚，通过电晕处理或氧化处理主动使得聚苯硫醚体系表面形成含氧基团，并通过第二偶联剂与含氧基团结合，在不破坏聚苯硫醚体系的前提下，使得聚苯硫醚体系表面能够被氧化的点位提前被可控地氧化处理，减少在恶劣环境下聚苯硫醚体系表面能够被氧化的点位，从而能够提高聚苯硫醚体系的抗氧化能力；

72、(4)本发明提供的一种耐久型聚苯硫醚，第二偶联剂能够覆盖在聚苯硫醚体系表面形成保护，起到隔绝氧气的作用，减少聚苯硫醚与氧气的接触，从而能够提高聚苯硫醚体系的抗氧化能力。