專利名稱：一種聚苯醚纖維增強聚苯乙烯組合物及其制備方法
技術領域：
本發明涉及高分子材料技術領域，尤其涉及一種聚苯醚纖維增強聚苯乙烯組合物及其制備方法。
背景技術：
聚苯乙烯(PS)是非常重要的塑料品種，年產量(包括改性產品)居于塑料行業前列。但由于其大分子鏈上連有苯環側基，導致鏈結構不規整，分子鏈過于剛硬，使聚苯乙烯不易結晶，是一種硬而脆的高分子材料。聚苯乙烯雖然具有較高的拉伸、彎曲性能，但抗沖擊性能較差，同時耐熱性不高，最高連續使用溫度低于80°C。針對以上性能缺陷，工業界主要采用共混和接枝共聚的方法，對聚苯乙烯進行增韌改性，目前市場上常見的聚苯乙烯均為改性產品。雖然改性后聚苯乙烯的韌性明顯提高，但剛性、拉伸、彎曲性能卻明顯降低。如果采用玻璃纖維對聚苯乙烯進行增強，由于兩種組分間相容性較差，故改性效果也不是非常理想。
相對而言，高分子纖維因為化學組成相似，與樹脂基體間具有良好的相容性。但目前沒有出現用高分子纖維增強聚苯乙烯材料的研究報告。市場上常見的高分子纖維主要作為紡織原料使用。高分子纖維的主要制備方法包括熔融紡絲法和溶液紡絲法。而溶液紡絲法又根據成絲原理不同而分為干法和濕法紡絲兩種類型。目前尼龍纖維(中國發明專利CN 101139748 B)、滌綸纖維(中國發明專利CN 1304653 C)主要采用熔融紡絲法生產，而氨綸纖維(中國發明專利CN 102154729 B)、纖維素纖維(中國發明專利CN 1180142 C)、聚乙烯醇纖維(中國發明專利CN 1253616 C)主要采用溶液紡絲法生產。聚苯醚材料因為熔體流動性很差，不適合熔融紡絲，所以只能使用溶液紡絲法制備成纖維。發明內容
本發明的目的是克服現有技術存在的上述不足，提供一種聚苯醚纖維增強聚苯乙烯組合物及其制備方法。
為解決上述技術問題，本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
一種聚苯醚纖維增強聚苯乙烯組合物，以重量份數計，包括如下組分聚苯乙烯 50 — 80 ;聚苯醚纖維 20 — 50 ;抗氧劑O. 5 — I。
進一步優化的，所述的聚苯乙烯為苯乙烯的均聚物，未經過共混或接枝共聚的增韌處理。
進一步優化的，所述的聚苯醚纖維是由以下工藝制備而得將聚苯醚樹脂溶于二甲苯中制成紡絲原液，60°C下表觀粘度為3200 — 8000 poise。將紡絲原液采用干法紡絲的方法制成聚苯醚纖維。干法紡絲工藝噴絲頭溫度選定230°C,紡絲速度為550 — 650m/ min，纖維的線密度為100 — 500 dtex。
進一步優化的，所述的抗氧劑為抗氧劑1010或抗氧劑245。所述的抗氧劑1010 為四〔β- (3,5 - 二叔丁基-4 -羥基苯基)丙酸〕季戊四醇酯，所述的抗氧劑245為三甘醇一雙一〔3 - (3 一叔丁基一 4 一基一 5 —甲基苯)〕丙酸酸酯。
進一步優化的，所述組分還包括O — 3份其它助劑；所述其他助劑為潤滑劑(如硬脂酸鈣、硬脂酸等)或色粉。
上述聚苯醚纖維增強聚苯乙烯組合物的制備方法，其包括步驟(1)按所述重量份數稱取原料，將除聚苯醚纖維外的原料投入到混合器中干混；(2)將(I)中混合好的原料投入到雙螺桿擠出機的加料斗，所述聚苯醚纖維通過加纖口加入，經熔融擠出，造粒制得所述聚苯醚纖維增強聚苯乙烯組合物。
進一步優化的，步驟(2)所述雙螺桿擠出機的一區溫度160_170°C，二區溫度 190-220°C，三區溫度200-230°C，四區溫度200_220°C，機頭溫度為200_220°C，停留時間 2 3min，壓力為 9_16MPa。
進一步優化的，步驟(I)所述干混時間為3 5min。
進一步優化的，所述干混采用SHR系列高速混合器，主軸轉速300 900轉/分鐘。
由于采用以上技術方案，本發明與現有技術相比具有以下優點和有益效果聚苯醚是一種高性能的工程塑料，由于其分子鏈結構與聚苯乙烯相似，所以兩者間具有非常良好的相容性，可以實現任意比例混溶。與玻璃纖維相比，聚苯醚纖維與聚苯乙烯樹脂間結合力更強，分散更加均勻，使聚苯乙烯組合物的抗沖擊性能大幅度提升。同時配方中不用加入增韌劑和偶聯劑，可以降低成本。由于聚苯醚的熔融溫度高于220°C，所以聚苯醚纖維在本發明的制備方法中始終以固體狀態存在，可以通過加纖口加入擠出機中，操作非常方便。
具體實施方式
本實施方式中的聚苯醚纖維增強聚苯乙烯組合物制備方法包括，a :按重量配比稱取聚苯乙烯及其它原料(聚苯醚纖維除外)；b :將稱好的原材料投入到SHR系列高速混合器中干混3 5min，主軸轉速300 900轉/分鐘；c :將b中混合好的原料投入到雙螺桿擠出機的加料斗，經熔融擠出，造粒。加工工藝如下雙螺桿擠出機一區溫度160-170°C，二區溫度190-220°C，三區溫度200-230°C，四區溫度200_220°C，機頭200_220°C，聚苯醚纖維通過加纖口加入，停留時間2 3min，壓力為9_16MPa。
為便于對本發明進一步理解，現結合具體實施例對本發明進行詳細描述實施例I:按重量份數稱取PS 78份，抗氧劑1010 O. 5份，硬脂酸鈣I. 5份。將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的料斗中，聚苯醚纖維通過加纖口加入，控制纖維含量20份，混合3 分鐘，經熔融共混，擠出造粒成復合材料。其中，螺桿各加溫區溫度設置分別為一區溫度 160°C;二區220°C;三區230°C;四區220°C ;機頭220°C;停留時間 3min。壓力為 lOMPa。
實施例2:按重量份數稱取PS 53份，抗氧劑1010 O. 5份，硬脂酸鈣I. 5份。將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的料斗中，聚苯醚纖維通過加纖口加入，控制纖維含量45份，混合5 分鐘，經熔融共混，擠出造粒成復合材料。其中，螺桿各加溫區溫度設置分別為一區溫度160°C;二區220°C;三區230°C;四區:220°C ;機頭:220°C;停留時間 2min。壓力為 12MPa。
實施例3:按重量份數稱取PS 48份，抗氧劑1010 O. 5份，硬脂酸鈣I. 5份。將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的料斗中，聚苯醚纖維通過加纖口加入，控制纖維含量50份，混合5 分鐘，經熔融共混，擠出造粒成復合材料。其中，螺桿各加溫區溫度設置分別為一區溫度 160°C;二區220°C;三區230°C;四區:220°C ;機頭:220°C;停留時間 3min。壓力為 13MPa。
對比例I :按重量份數稱取PS 73. 5份，聚苯乙烯接枝馬來酸酐3份，硅烷偶聯劑KH-550 1.5 份，抗氧劑1010 O. 5份，硬脂酸鈣I. 5份。將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的料斗中， 玻璃纖維通過加纖口加入，控制纖維含量20份，混合3分鐘，經熔融共混，擠出造粒成復合材料。其中，螺桿各加溫區溫度設置分別為一區溫度160°C ;二區220°C ;三區230°C ； 四區2200C ;機頭2200C ;停留時間3min。壓力為9MPa。
對比例2:按重量份數稱取PS 48. 5份，聚苯乙烯接枝馬來酸酐3份，硅烷偶聯劑KH-550 1.5 份，抗氧劑1010 O. 5份，硬脂酸鈣I. 5份。將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的料斗中， 玻璃纖維通過加纖口加入，控制纖維含量45份，混合5分鐘，經熔融共混，擠出造粒成復合材料。其中，螺桿各加溫區溫度設置分別為一區溫度160°C ;二區220°C ;三區230°C ； 四區2200C ;機頭2200C ;停留時間3min。壓力為12MPa。
性能測試拉伸強度按GB/T 1040標準進行檢驗。試樣類型為I型，樣條尺寸(mm) :170 (長)X (20±0.2)(端部寬度)X ( 4±0.2 )(厚度)，拉伸速度為50 mm/min ；彎曲強度和彎曲模量按GB/T 9341標準進行檢驗。試樣類型為試樣尺寸(mm): (80±2) X (10±0. 2) X (4±0· 2)，彎曲速度為 20 mm/min ；缺口沖擊強度按GB/T 1043標準進行檢驗。試樣類型為I型，試樣尺寸(mm): (80 ± 2) X (10±0. 2) X (4±0· 2);缺口類型為A類，缺口剩余厚度為3. 2 mm。
實施例f 3的配方及材料性能見表I :表I
權利要求
1.一種聚苯醚纖維增強聚苯乙烯組合物，其特征在于以重量份數計，包括如下組分 聚苯乙烯 50 — 80 ; 聚苯醚纖維 20 — 50 ; 抗氧劑O. 5 — I。
2.如權利要求I所述的聚苯醚纖維增強聚苯乙烯組合物，其特征在于所述的聚苯乙烯為苯乙烯的均聚物，未經過共混或接枝共聚的增韌處理。
3.如權利要求I所述的聚苯醚纖維增強聚苯乙烯組合物，其特征在于所述的聚苯醚纖維是由以下工藝制備而得將聚苯醚樹脂溶于二甲苯中制成紡絲原液，60°C下表觀粘度為3200 — 8000 poise ;將紡絲原液采用干法紡絲的方法制成聚苯醚纖維；干法紡絲工藝條件為噴絲頭溫度230°C，紡絲速度為550 - 650m/min，纖維的線密度為100 — 500 dtex。
4.如權利要求I所述的聚苯醚纖維增強聚苯乙烯組合物，其特征在于所述的抗氧劑為抗氧劑1010或抗氧劑245。
5.如權利要求I所述的聚苯醚纖維增強聚苯乙烯組合物，其特征在于所述組分還包括O — 3份其它助劑；所述其他助劑為潤滑劑或色粉。
6.制備權利要求I所述聚苯醚纖維增強聚苯乙烯組合物的方法，其特征在于，包括步驟 (1)按所述重量份數稱取原料，將除聚苯醚纖維外的原料投入到混合器中干混； (2)將(I)中混合好的原料投入到雙螺桿擠出機的加料斗，所述聚苯醚纖維通過加纖口加入，經熔融擠出，造粒制得所述聚苯醚纖維增強聚苯乙烯組合物。
7.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于步驟(2)所述雙螺桿擠出機的一區溫度160-170°C，二區溫度190-220°C，三區溫度200-230°C，四區溫度200-220°C，機頭溫度為200-220°C，原料在擠出機中停留時間2 3min，壓力為9_16MPa。
8.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于步驟(I)所述干混時間為3 5min。
全文摘要
本發明公開了一種聚苯醚纖維增強聚苯乙烯組合物及其制備方法，組合物包括以下重量份聚苯乙烯50－80，聚苯醚纖維20－50，抗氧劑0.5－1。制備方法是按所述重量份數稱取原料，將除聚苯醚纖維外的原料投入到混合器中干混；將混合好的原料投入到雙螺桿擠出機的加料斗，所述聚苯醚纖維通過加纖口加入，經熔融擠出，造粒制得所述聚苯醚纖維增強聚苯乙烯組合物。與目前市場上常見的玻璃纖維增強聚苯乙烯組合物相比,本發明中使用的聚苯醚纖維與聚苯乙烯基體可以完全相容，而不需加入昂貴的增韌劑和偶聯劑。本發明制備的聚苯乙烯組合物具有抗沖擊性能大幅度提升，組分間相容性好等明顯優點。
文檔編號D01D1/02GK102977488SQ20121051175
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者張世杰, 程麗華, 王平, 童漢清, 楊鑫莉 申請人:廣東石油化工學院