[发明专利]低密度聚芳硫醚复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热塑性聚合物的复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

低密度而高强度的材料在航空航天、汽车、轮船等领域有着广泛的应用价值。

聚芳硫醚是一类分子主链由芳基及硫醚键组成的聚合物，其中包括聚苯硫醚(PPS)、聚芳硫醚砜(PASS)、聚芳硫醚酮(PASK)、聚芳硫醚酰胺(PASA)、聚芳硫醚酰亚胺(PASI)、聚芳硫醚腈(PASN)及上述聚合物的共聚物。聚芳硫醚是一类具有优异机械性能、耐热性能、耐腐蚀、阻燃等优异性能的特种工程塑料，是电子电器、汽车、航空航天等领域中耐热结构部件的首选材料。但聚芳硫醚的密度均在1.4g/cm³左右，这限制了其在航空、航海、高速铁路等领域中的一些应用。在一些特殊应用场合，希望聚芳硫醚树脂在保持原有优异性能的同时，还具有尽量低的密度(如对于航空用材料，据估计，密度降低1/3，在减轻结构重量方面要比强度或刚度提高50％的作用还大)。

一般而言，降低一种聚合物的密度往往是用过制备泡沫材料来实现的。其方法一般是通过化学发泡或物理发泡方法将气体分散于聚合物基体中。然而对于聚芳硫醚类材料而言，其加工温度一般较高(如聚苯硫醚的加工温度约为300℃)，很难找到适合的化学发泡剂，同时采用物理发泡法又难以解决在高温加工过程中的机械气密性问题。因此目前国内在聚芳硫醚类树脂泡沫材料的生产应用研究还未见报道。本发明的发明人对聚芳硫醚材料进行了大量的研究。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供了一种低密度聚芳硫醚复合材料，其较聚芳硫醚材料密度降低的同时保持机械性能能够满足使用要求。

本发明的技术方案为：

低密度聚芳硫醚复合材料，其原料中含有聚芳硫醚、低密度填料，其重量配比为：聚芳硫醚100份，低密度填料5～60份；其中，低密度填料抗压强度≥50Mpa，低密度填料的密度低于聚芳硫醚材料的密度。

所述低密度填料真密度≤1g/cm³，优选0.5-0.8g/cm³。所述聚芳硫醚为聚苯硫醚(PPS)、聚芳硫醚砜(PASS)、聚芳硫醚酮(PASK)、聚芳硫醚酰胺(PASA)、聚芳硫醚酰亚胺(PASI)或聚芳硫醚腈(PASN)中的至少一种。

优选的，上述低密度填料选自空心玻璃微珠(HGM)、空心陶瓷微球中的至少一种。更优选为空心玻璃微珠。

优选的，上述低密度填料抗压强度≥60Mpa。

优选的，上述低密度填料粒径为40-60um。

更优选的，上述低密度填料的粒径为50um。

空心玻璃微珠是由煤经过1500℃高温燃烧熔融后迅速冷却而形成的空心玻璃球体，其化学成分主要为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等。一般粒度为10-250微米、真密度0.1-0.8g/cm³、壁厚为1-2微米。空心陶瓷微球是一种高强度、惰性、坚硬、精细的球状颗粒，其主要成分是氧化硅铝或碱性氧化硅铝陶瓷，一般粒度为10-200微米，真密度0.6-2.5g/cm³。上述真密度指材料在绝对密实状态下的体积内固体物质的实际体积，不包括内部空隙；抗压强度指外力是压力时的强度极限。

进一步的，上述低密度聚芳硫醚复合材料，其原料中还含有界面改性剂，界面改性剂的添加量为1～8份；其中，界面改性剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种。

进一步的，上述低密度聚芳硫醚复合材料，其原料中还含有增韧填料，增韧填料的添加量为2～30份；其中，增韧填料选自乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、三元乙丙橡胶(EPDM)、甲基硅油、乙烯基硅油中的至少一种。

进一步的，上述低密度聚芳硫醚复合材料，其原料中还含有增强填料，增强填料的添加量为5～50份；其中，增强填料选自碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维中的至少一种。

本发明还提供了上述低密度聚芳硫醚复合材料的制备方法，具体为：将上述聚芳硫醚和低密度填料；或聚芳硫醚、低密度填料和界面改性剂；或聚芳硫醚、低密度填料、界面改性剂和增韧填料；或聚芳硫醚、低密度填料、界面改性剂、增韧填料和增强填料按照上述比例在聚芳硫醚的熔点以上进行机械共混即制得低密度聚芳硫醚复合材料。