一種制備高韌性聚苯硫醚/鐵氧體復合材料的方法
【專利摘要】本發明涉及一種制備高韌性聚苯硫醚/鐵氧體復合材料的方法，具體步驟為：先用聚苯硫醚做為基體樹脂，將增韌劑、潤滑劑一起經雙螺桿擠出機造粒制備多功能母粒；再將偶聯劑處理過的鐵氧體磁粉與多功能母粒一起經雙螺桿擠出機混煉造粒，得到高韌性的復合材料。本發明制得的聚苯硫醚基磁性復合材料，具有良好的加工成型性、磁性能以及力學性能，適于注塑成型，可廣泛用于250℃左右的高溫領域。本發明具有制備工藝簡單，對設備要求低，適合工業化生產的優點。
【專利說明】
一種制備高韌性聚苯硫醚/鐵氧體復合材料的方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種可以注塑成型的磁性能的高分子/無機復合材料的制備方法，尤其涉及一種具有高韌性、高磁性能及優良加工性能的聚苯硫醚基磁性復合材料的制備方法，屬于復合材料加工領域。
【背景技術】
[0002]注射成型制備磁性廣品，具有廣品尺寸精度尚、生廣效率尚、易制得復雜形狀的細微零部件等優點，適合工業大批量生產。符合電子信息產品“輕、薄、短、小”的發展趨勢，被廣泛用于家電、汽車、通信設備、儀器儀表等方面。
[0003]注塑磁性復合材料是將高分子聚合物和無機磁性粉末一起經雙螺桿擠出機熔融共混擠出造粒得到的。聚苯硫醚樹脂因其加工性能好、耐高溫、吸水性低、尺寸穩定性高、耐溶劑性能優異等優點，常被作為基體樹脂用于制備注射成型磁性復合材料。為了提高的復合材料的磁性能，需盡可能增加磁粉的填充量(質量分數一般大于82% )，而這會導致復合材料的加工成型性能以及力學性能的劣化，限制其應用。因此，有必要研究一種制備高韌性的聚苯硫醚基磁性復合材料的方法。
[0004]目前，國內外有很多關于聚苯硫醚樹脂的增韌研究，但主要集中在對純樹脂的增韌，對高填充的聚苯硫醚/鐵氧體復合材料的增韌研究報道較少。專利CN102181156A公開了一種聚苯硫醚復合材料的增韌方法，通過添加環狀聚酯來提高聚苯硫醚/鐵氧體復合材料的韌性，雖然韌性有一定的提高，但是復合材料的成型加工性能變差。利用彈性體來改善聚苯硫醚/鐵氧體復合材料韌性是一個比較有效的方法，但是對復合材料的成型加工性能影響較大。因此，本發明采用兩步法的工藝:首先將聚苯硫醚、彈性體和潤滑劑等一起制得多功能母料，然后將磁粉和多功能母料一起擠出造粒，得到高韌性的注塑磁性復合材料。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是采用兩步法工藝解決聚苯硫醚/鐵氧體復合材料脆性大的問題，達到制備磁性能高、力學性能和加工性能優良的聚苯硫醚基磁性復合材料。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:一種制備高韌性聚苯硫醚/鐵氧體復合材料的方法，包括如下步驟:
[0007](I)按照一定比例將聚苯硫醚樹脂、增韌劑、潤滑劑用雙螺桿擠出機在250°C?270°C造粒；
[0008](2)將硅烷偶聯劑KH-550溶解在適量的去離子水中，加入鐵氧體磁粉，充分混合磁粉與偶聯劑，然后在100°C真空干燥4小時后，冷卻、破碎、篩分，得到偶聯鐵氧體磁粉；
[0009](3)將多功能母粒和偶聯劑處理過的鐵氧體磁粉混合均勻，用雙螺桿擠出機混煉造粒，炮筒溫度為300°C?310°C。
[0010]其中，所述步驟(I)中，增韌劑可以是三元乙丙橡膠(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物(POE)、馬來酸酐接枝的三元乙丙橡膠(EPDM-g-MAH)、馬來酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)中的一種或多種；潤滑劑為酯類高分子化合物或季戊四醇硬脂酸酯的一種或混合。
[0011]其中，所述步驟(2)中，鐵氧體磁粉的粒徑為1-10 μπι ;所用偶聯劑為硅烷偶聯劑ΚΗ-550ο
[0012]進一步，所述步驟(I)和步驟(2)中的各種成分的質量分數比如下:聚苯硫醚/鐵氧體/偶聯劑/增韌劑/潤滑劑為100: 400?900: 0.4?0.8: I?10: 0.5?2。
[0013]本發明技術最優方案為:一種通過兩步法工藝制備聚苯硫醚/鐵氧體復合材料的組成，聚苯硫醚/鐵氧體/偶聯劑/增韌劑/潤滑劑質量分數比為100: 755: 4: 3:1。
[0014]與現有技術工藝相比，本發明通過兩步法工藝制備聚苯硫醚/鐵氧體復合材料，具有以下益處:首先制備多功能母粒，有利于使各組份分散良好，改善聚苯硫醚/鐵氧體復合材料的成型加工性；其次，所用的彈性體用馬來酸酐接枝改性，帶有極性的酸酐基團，可與聚苯硫醚樹脂中的-SH發生反應，改善了樹脂之間的相容性，有效提高了復合材料的韌性。因此，本發明制備的聚苯硫醚/鐵氧體復合材料的韌性得到極大的提高，成型加工性和磁性能優良。
【具體實施方式】
:
[0015]下面結合實施例，對本發明的內容作更具體的說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0016]實施例1
[0017]首先將100份聚苯硫醚、I份季戊四醇硬脂酸酯通過雙螺桿擠出機制得多功能母料，炮筒溫度為250°C?270°C ;然后將755份鐵氧體磁粉用4份KH-550偶聯劑偶聯處理，在100°C下真空干燥4小時，冷卻，破碎，篩分，得到偶聯鐵氧體磁粉；最后將多功能母粒和偶聯劑處理過的鐵氧體磁粉混合均勻，經雙螺桿擠出機混煉造粒，炮筒溫度為300°C?310。。。
[0018]本實例制得的磁性復合材料經注塑制樣，性能測試結果如下:按IEC404-5標準測得最大磁能積1.8IMGOe ;根據GB/T 1843-1993標準測得沖擊強度3.5kJ/m2;根據GB/T1040-1992標準測得拉伸強度28.3MPa ;根據GB/T 9341-2008標準測得彎曲強度62.7MPa ;按照測試標準ASTM D123-98測得熔融指數為242g/10min。
[0019]實施例2
[0020]首先將100份聚苯硫醚、3份乙烯-辛烯共聚物(POE)及I份季戊四醇硬脂酸酯通過雙螺桿擠出機制得多功能母料，炮筒溫度為250°C?270°C;然后將755份鐵氧體磁粉用4份KH-550偶聯劑偶聯處理，在100°C真空干燥4小時，冷卻，破碎，篩分，得到偶聯鐵氧體磁粉；最后將多功能母粒和偶聯劑處理過的鐵氧體磁粉混合均勻，經雙螺桿擠出機混煉造粒，炮筒溫度為300 °C?310°C。
[0021]本實例制得的磁性復合材料經注塑制樣，按照實施例1的測試標準，性能測試結果如下:最大磁能積1.85MG0e，沖擊強度5.6kJ/m2，拉伸強度35.6MPa，彎曲強度79.3MPa，熔融指數為192g/10min。
[0022]實施例3
[0023]首先將100份聚苯硫醚、4.5份乙烯-辛烯共聚物(POE)、4.5份馬來酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)及2份季戊四醇硬脂酸酯通過雙螺桿擠出機制得多功能母料，炮筒溫度為250°C?270°C;然后將755份鐵氧體磁粉用4份KH-550偶聯劑偶聯處理，在100°C真空干燥4小時，冷卻，破碎，篩分，得到偶聯鐵氧體磁粉；最后將多功能母粒和偶聯劑處理過的鐵氧體磁粉混合均勻，經雙螺桿擠出機混煉造粒，炮筒溫度為300°C?310°C。
[0024]本實例制得的磁性復合材料經注塑制樣，按照實施例1的測試標準，性能測試結果如下:最大磁能積1.78MG0e，沖擊強度7.lkj/m2，拉伸強度24.2MPa，彎曲強度74.2MPa，恪融指數為105g/10min。
[0025]實施例4
[0026]首先將100份聚苯硫醚、4.5份三元乙丙橡膠(EPDM)、4.5份馬來酸酐接枝的三元乙丙橡膠(EPDM-g-MAH)、2份季戊四醇硬脂酸酯潤滑劑通過雙螺桿擠出機制得多功能母料，炮筒溫度為250°C?270°C ;然后將755份鐵氧體磁粉用2.5份KH-550偶聯劑偶聯處理，在100°C真空干燥4小時，冷卻，破碎，篩分，得到偶聯鐵氧體磁粉；最后將多功能母粒和偶聯劑處理過的鐵氧體磁粉混合均勻，經雙螺桿擠出機混煉造粒，炮筒溫度為300°C?310。。。
[0027]本實例制得的磁性復合材料經注塑制樣，按照實施例1的測試標準，性能測試結果如下:最大磁能積1.83MG0e，沖擊強度7.7kJ/m2，拉伸強度27.3MPa，彎曲強度81.7MPa，熔融指數為170g/10min。
[0028]實施例5
[0029]首先將100份聚苯硫醚、3份乙烯-辛烯共聚物(POE)增韌劑，2份季戊四醇硬脂酸酯潤滑劑及2份酯類高分子化合物潤滑劑經雙螺桿擠出機制得多功能母料，炮筒溫度為250°C?270°C ;然后將900份鐵氧體磁粉用4份KH550偶聯劑偶聯處理，在真空干燥箱里100°C烘干4小時，冷卻，破碎，篩分，得到偶聯鐵氧體磁粉；最后將多功能母粒和偶聯劑處理過的鐵氧體磁粉混合均勻，經雙螺桿擠出機混煉造粒，炮筒溫度為300°C?310°C。
[0030]本實例制得的磁性復合材料經注塑制樣，按照實施例1的測試標準，性能測試結果如下:最大磁能積1.98MG0e，沖擊強度2.lkj/m2，拉伸強度21.5MPa，彎曲強度53.0MPa,恪融指數為68g/10min。
[0031]實施例6
[0032]首先將100份聚苯硫醚、3份乙烯-辛烯共聚物(POE)增韌劑及0.5份季戊四醇硬脂酸酯潤滑劑經雙螺桿擠出機制得多功能母料，炮筒溫度為250°C?270°C ;然后將615份鐵氧體磁粉用4份KH-550偶聯劑偶聯處理，真空干燥箱里100°C烘干4小時，冷卻，破碎，篩分，得到偶聯鐵氧體磁粉；最后將多功能母粒和偶聯劑處理過的鐵氧體磁粉混合均勻，經雙螺桿擠出機混煉造粒，炮筒溫度為300°C?310°C。
[0033]本實例制得的磁性復合材料經注塑制樣，按照實施例1的測試標準，性能測試結果如下:最大磁能積1.75MG0e，沖擊強度8.2kJ/m2，拉伸強度28.5MPa，彎曲強度93.1MPa,恪融指數為214g/10min。
[0034]上述實施例只是用于說明和解釋本發明的內容，并不構成對本
【發明內容】
的限制，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種制備高韌性聚苯硫醚/鐵氧體復合材料的方法，其特征是包括如下步驟: 步驟1、將聚苯硫醚樹脂、增韌劑、潤滑劑等一起用雙螺桿擠出機混煉制備多功能母料，擠出機炮筒溫度為250°C?270°C。 步驟2、用適量去離子水將偶聯劑KH-550稀釋后將鐵氧體磁粉進行偶聯，在真空干燥箱里100°C烘干4小時后，冷卻、破碎、過篩得到偶聯鐵氧體磁粉。 步驟3、將步驟I制得的多功能母粒和步驟2制備的偶聯劑鐵氧體磁粉混合均勻，用雙螺桿擠出機混煉造粒，炮筒溫度設定在300°C?310°C。2.如權利要求1所述的聚苯硫醚基磁性復合材料的制備方法，其特征在于所述步驟I中的聚苯硫醚為注塑級聚苯硫醚。3.如權利要求1所述的聚苯硫醚基磁性復合材料的制備方法，其特征在于所述步驟I中的增韌劑用量為聚苯硫醚樹脂用量的1%?10%，所用的增韌劑可以是三元乙丙橡膠(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物(POE)、馬來酸酐接枝的三元乙丙橡膠(EPDM-g-MAH)、馬來酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)中的一種或多種。4.如權利要求1所述的聚苯硫醚基磁性復合材料的制備方法，其特征在于所述步驟I中的潤滑劑用量為聚苯硫醚樹脂用量的0.5%?2%，所述的潤滑劑為酯類高分子化合物或季戊四醇硬脂酸酯的一種或混合。5.如權利要求1所述的聚苯硫醚基磁性復合材料的制備方法，其特征在于所述步驟2中鐵氧體磁粉的粒徑為I?10 μm，用量為聚苯硫釀樹脂的400%?900% ;所用偶聯劑為硅烷偶聯劑KH-550，用量為鐵氧體磁粉用量的0.1 %?0.8%。6.如權利要求1所述的聚苯硫醚基磁性復合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: (1)按照權利要求1中所述的配方，將聚苯硫醚樹脂、增韌劑、潤滑劑用雙螺桿擠出機在250 °C?270°C造粒； (2)按照權利要求1中所述的配方，將0.5份硅烷偶聯劑KH-550溶解在適量的去離子水中，加入100份鐵氧體磁粉，充分混合磁粉與偶聯劑，然后在100°C真空干燥，冷卻至室溫，研磨破碎，篩分，得到偶聯鐵氧體磁粉； (3)將多功能母粒和偶聯劑處理過的鐵氧體磁粉混合均勻，用雙螺桿擠出機混煉造粒，炮筒溫度為300 °C?310°C。
【文檔編號】C08K9/06GK105885415SQ201410796091
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月19日
【發明人】王帆, 董玉欣, 趙寧寧, 王鑫, 蔡偉, 王勇杰, 喬梁, 鄭精武, 車聲雷, 姜力強
【申請人】浙江理創新材料有限公司