[发明专利]一种聚苯硫醚复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种高强度低磨耗量聚苯硫醚复合材料及其制备方法。

背景技术

聚苯硫醚（PPS）是一种综合性能优异的热塑性特种工程塑料，PPS材料具有突出的耐热性，优异的耐化学药品、耐溶剂性和耐腐蚀性，本身固有的阻燃性、优良的力学性能和电性能，出色的尺寸稳定性和良好的成型加工性能，并且有相对较低的成本价格，可用多种成型加工方法进行成型加工，并且可以精密成型。主要应用于汽车、电子及电器、机械、化工及医药等领域，制成长纤维复合材料用于军工、航空航天等特殊领域。

由于其自身的耐摩擦性能较差，摩擦系数比较高，达0.45—0.57。使用聚苯硫醚材料制备得到的部分设备，由于该设备的摩擦部分不宜加油脂润滑，比如在润滑油脂会被溶剂溶解而失效的场合，使得聚苯硫醚在很多领域的应用受到较大的限制。

聚四氟乙烯（简称PTFE）为全氟化直连高聚物，具有较高的分子量，为高结晶度的热塑性聚合物。由于其链结构为键能非常强的氟碳键，使其具有较高的热稳定性、耐溶剂型、不粘性、优异的介电性能和广泛的使用温度范围。并且具有最佳的耐化学腐蚀性、较低的摩擦系数性能和自润滑性，仅0.04—0.1，在摩擦领域有着广泛的应用。但是，PTFE有两大缺陷，一是生产成本高，二是不能够注射成型，所制得的制品力学强度较低，限制其使用范围。

在发明专利CN101851420中提到，通过在聚苯硫醚中添加聚四氟乙烯、硫化锌和氟化钙进行改性，能够提高材料的摩擦性能，能够产生平稳的摩擦系数及低的磨损率。但是此篇专利中没有加入任何偶联剂进行改性加工，材料的强度不高，限制其在更广领域的应用。

在发明专利CN102796378A中提到，通过在聚苯硫醚树脂中添加聚四氟乙烯树脂、玻璃纤维和偶联剂，可以使得材料具有较好的耐温性、耐磨性、自润滑性，可适应高温、大量油类存在的环境。由于有玻璃纤维的加入，材料的强度较高，但是其耐摩擦性能大大降低，磨耗量比较大，限制其在摩擦领域的广泛使用。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述聚苯硫醚应用领域受到限制的缺点，提供一种耐磨耗性能的聚苯硫醚和聚四氟乙烯复合材料，并且具有较高机械强度，扩宽了其使用领域。本发明所要解决的技术问题提供一种高强度，同时又具有摩擦系数小、磨耗量低等优点的聚四氟乙烯改性聚苯硫醚复合材料。

为了得到高强度低磨耗量聚苯硫醚复合材料，本发明采用了如下技术方案：

一种聚苯硫醚复合材料，所述聚苯硫醚复合材料含有以下组分：

聚苯硫醚100重量份，聚四氟乙烯10～80重量份，成核剂0.1～10重量份，以及硅烷偶联剂0.1～10重量份；

为了使本发明的材料具有较低的摩擦系数和较小的磨耗量，所述硅烷偶联剂为含有环氧基团的硅烷偶联剂，所述聚四氟乙烯的粒子尺寸为10μm～30μm。

考虑到聚四氟乙烯本身具有良好的耐摩耗性能和较好的韧性，添加入塑料中可以提高其耐磨耗性能和机械强度，当聚四氟乙烯重量份太少时，虽然复合材料具有较高的力学强度，但材料的摩擦系数、磨耗量可能较大，另外，聚四氟乙烯重量份太多时，则材料的力学强度可能很低。本发明中聚四氟乙烯优选为30～60重量份。硅烷偶联剂优选为0.7～5重量份。成核剂优选为0.7～5重量份。

考虑到提高树脂与玻璃纤维间的界面结合力，从而提高复合材料的力学性能，本发明中所述含有环氧基团的硅烷偶联剂优选为下述式1或式2结构中的一种或者几种：

其中，R₁选自于甲基或者乙基中的一种或几种，R₂选自于碳原子数目为1～4的烷基中的一种，R₃选自于碳原子数目为1～4的烷基中的一种。

下面对于本发明中上述材料进行详细说明：

1.聚苯硫醚：

本发明中使用的聚苯硫醚为具有下述结构式（I）表示的重复单元聚合物，

考虑到聚苯硫醚复合材料需要较高的强度，本发明优选上述结构式（I）表示的重复单元的含量为70摩尔%以上的聚合物，更优选为90摩尔%以上的聚合物。另外，上述重复单元以外的30摩尔%以下的重复单元可由具有下述结构式(II)、(III)、(IV)、(V)、(VI)、(VII)、或(VIII)中的任意一种或一种以上构成。