本發明涉及工程塑料，具體為一種高韌性改性pps工程塑料及其制備方法。
背景技術：
1、聚苯硫醚（pps）是一種高性能熱塑性工程塑料，具有出色的耐熱性、化學穩定性、阻燃性和尺寸穩定性。其長期使用溫度可達220℃以上，能夠在高溫環境下保持結構穩定；對強酸、強堿以及各類有機溶劑表現出極強的耐受性，不易發生化學腐蝕；阻燃等級達到ul94v-0級，具備優良的自熄特性；同時，材料的尺寸穩定性極佳，在不同溫度和環境條件下，制品的形狀和尺寸變化極小。憑借這些優異性能，pps在電子電器、汽車制造、航空航天等眾多領域得到廣泛應用。
2、然而，pps自身存在明顯缺陷。其分子鏈剛性強且交聯度高，導致材料韌性嚴重不足，缺口沖擊強度通常低于10kj/m2。在受到沖擊或交變載荷作用時，極易發生脆性斷裂，這使得pps在需要承受較大應力的結構件、高應力承載件等領域的應用受到極大限制。
3、目前，針對pps的改性技術存在諸多不足。單一添加橡膠類彈性體作為增韌劑，雖能在一定程度上提升材料韌性，但會導致耐熱性顯著下降，玻璃化轉變溫度降低，且熔體粘度波動大，增加加工難度。填充無機填料如碳酸鈣、玻璃纖維雖可增強材料剛性，卻因界面相容性差，容易在材料內部形成應力集中，反而使韌性進一步降低。傳統的表面改性工藝，無論是酸蝕處理還是偶聯劑處理，對提升pps基體與添加劑之間界面結合力的效果有限，無法實現材料力學性能的協同優化。因此，迫切需要開發一種全新的改性技術，既能有效改善pps的界面相容性，大幅提升韌性，又能兼顧材料其他性能，這對拓展pps的應用領域、滿足高端制造需求具有重要的工程價值和廣闊的市場前景。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本發明提供了一種高韌性改性pps工程塑料及其制備方法，解決了韌性不足、相容性差的問題。
2、為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：
3、一種高韌性改性pps工程塑料，包含以下重量份原料：40-60份聚苯硫醚、10-20份馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、5-15份納米碳酸鈣、10-20份改性玻璃纖維、0.5-2份鈦酸酯偶聯劑、0.2-1份抗氧劑1010、0.2-1份抗氧劑168、0.5-2份硬脂酸、0.5-2份雙噁唑啉、10-20份改性聚苯硫醚增強體。
4、進一步的，所述馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物，采用熔融接枝法，馬來酸酐接枝率為0.8-2.5%，重均分子量為50000-120000。
5、進一步的，所述改性聚苯硫醚增強體，具體制備步驟如下：
6、a1、將聚苯硫醚顆粒加入四口燒瓶中，倒入8%氫氧化鈉溶液，完全浸沒聚苯硫醚顆粒，300r/min攪拌并升溫至70℃反應4h；反應結束后，過濾分離，收集顆粒，洗滌后再次過濾，直至洗滌液的ph值為7，將洗滌后的顆粒于90℃、-0.1mpa條件下干燥至恒重，得到表面羥基化改性的聚苯硫醚；
7、a2、將表面羥基化改性的聚苯硫醚、丙烯酸和二甲苯溶劑依次加入四口燒瓶中，400r/min攪拌溶解，待體系均勻后，通入氮氣15min，然后加入偶氮二異丁腈，升溫至100℃，繼續攪拌反應6h，反應結束后，待冷卻至室溫，將反應產物緩慢倒入過量的乙醇中，進行沉淀，過濾收集沉淀產物，并用乙醇洗滌3次，每次洗滌后進行抽濾，最后將洗滌后的產物于100℃、-0.1mpa條件下干燥至恒重，得到丙烯酸接枝改性的聚苯硫醚；
8、a3、將丙烯酸接枝改性的聚苯硫醚和納米二氧化硅加入到燒杯中，倒入無水乙醇，使原料完全浸沒，超聲分散30min，將分散均勻的溶液轉移至蒸發皿中，250r/min攪拌并升溫至60℃，在攪拌條件下緩慢蒸發乙醇，攪拌直至得到干燥的粉末狀產物，即改性聚苯硫醚增強體。
9、進一步的，所述a2中表面羥基化改性聚苯硫醚、丙烯酸、二甲苯、偶氮二異丁腈質量比為8：5：15：0.1；所述a3中丙烯酸接枝改性的聚苯硫醚、納米二氧化硅質量比為1：0.1。
10、氫氧化鈉溶液刻蝕pps表面，引入羥基官能團，提高表面粗糙度，擴大比表面積，為后續接枝反應提供活性位點。丙烯酸通過自由基聚合反應接枝到羥基化pps表面，形成“柔性分子鏈橋”，降低pps與poe間的界面張力，促進兩相相容性。納米二氧化硅通過物理吸附嵌入丙烯酸接枝層，形成“剛性核-柔性殼”結構，在外力作用下引發多重銀紋和塑性變形，消耗沖擊能。雙螺桿擠出機內的強剪切場使改性增強體均勻分散，形成“pps基體-接枝層-納米填料”的梯度界面結構，實現應力的逐層傳遞與耗散，避免單一相破壞導致的整體失效。
11、進一步的，所述改性玻璃纖維，具體制備步驟如下：
12、b1、將玻璃纖維浸入5%膠原蛋白溶液中，在40℃下超聲處理15min，取出后瀝干，依次交替浸泡于15%氯化鈣溶液和10%磷酸氫二鈉溶液中，每次浸泡5min，循環3次，最后在60℃下干燥2h；
13、b2、將b1處理后的玻璃纖維加入二甲苯溶劑中，加入甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯，在氮氣保護下升溫至80℃，攪拌30min，再加入過氧化苯甲酰，升溫至100℃反應4h，反應結束后用乙醇洗滌3次，在80℃下真空干燥3h；
14、b3、將硅烷偶聯劑kh-560加入體積比2：3的乙醇-水的混合溶液中，調節ph至4，水解30min形成硅烷醇溶液，加入納米碳化硅顆粒，超聲分散20min，形成均勻溶膠，將b2處理過的玻璃纖維浸入溶膠中，在60℃下攪拌1h，最后在120℃下固化2h，得到改性玻璃纖維。
15、進一步的，所述b1中玻璃纖維、膠原蛋白溶液、氯化鈣溶液、磷酸氫二鈉溶液的質量比為1：1：3：2；玻璃纖維長度3-5nm；所述b2中b1處理后的玻璃纖維、二甲苯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、過氧化苯甲酰質量比為5：10：4：2：0.1；所述b3中，硅烷偶聯劑kh-560、乙醇-水的混合溶液、納米碳化硅、b2處理過的玻璃纖維質量比為0.5：25：2：10，納米碳化硅粒徑50nm。
16、進一步的，所述改性玻璃纖維的制備步驟，遵循b1膠原蛋白-礦化涂層處理，再進行b2梯度聚合物接枝，最后進行b3納米碳化硅織構化的三步連續改性處理順序。
17、b1中膠原蛋白溶液對玻璃纖維進行處理，膠原蛋白分子可在玻璃纖維表面形成一層有機涂層，這層涂層能夠改善玻璃纖維與聚合物基體之間的相容性。隨后交替浸泡于氯化鈣溶液和磷酸氫二鈉溶液中，會在玻璃纖維表面形成類似骨骼礦化的磷酸鈣涂層。該礦化涂層一方面增加了玻璃纖維表面的粗糙度，另一方面其含有的極性基團能與聚合物基體產生更強的相互作用，進一步提升界面結合力。b2中甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯在玻璃纖維表面接枝聚合，形成梯度分布的聚合物層。這種梯度聚合物層具有一定的柔韌性，能夠在玻璃纖維與pps基體之間起到緩沖作用，減少應力集中。b3中玻璃纖維浸入溶膠中，硅烷偶聯劑通過化學鍵與玻璃纖維表面結合，同時納米碳化硅顆粒均勻分布在玻璃纖維表面，形成織構化結構。納米碳化硅具有較高的硬度和強度，能夠增強玻璃纖維的力學性能，同時其納米級尺寸效應可以進一步改善與pps基體的界面結合，提高材料的整體性能。
18、一種高韌性改性pps工程塑料的制備方法，具體包含如下步驟:
19、s1、將納米碳酸鈣倒入高速攪拌機，再加入鈦酸酯偶聯劑，加熱至90℃，200r/min攪拌20min，攪拌結束后，待攪拌容器冷卻至室溫后，取出表面處理后的納米碳酸鈣備用；將改性玻璃纖維置于鼓風干燥箱內，在110℃下干燥3h，干燥結束后，待箱內溫度降至室溫后，取出改性玻璃纖維備用；
20、s2、設定雙螺桿擠出機的各段溫度，待各段溫度均達到設定溫度并穩定10min后，200r/min攪拌，加入聚苯硫醚，1min后，加入馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物，1min后，依次加入抗氧劑1010和抗氧劑168，調整為300r/min攪拌，2min后，加入硬脂酸、雙噁唑啉，2min后，加入預處理后的納米碳酸鈣，3min后，加入改性玻璃纖維和改性聚苯硫醚增強體，攪拌5min；
21、s3、將共混物通過切粒機進行水冷切粒，水溫保持在15-20℃，顆粒長度為2-4mm，得到高韌性改性pps工程塑料顆粒。
22、進一步的，所述s2步驟中，雙螺桿擠出機的各段溫度：第一段180-200℃，第二段220-240℃，第三段260-280℃，第四段280-300℃，第五段280-300℃。
23、本發明提供了一種高韌性改性pps工程塑料及其制備方法，具備以下有益效果：
24、1、通過馬來酸酐接枝poe與三次改性pps增強體相互配合，馬來酸酐接枝poe形成的彈性體網絡分散在pps基體中，受沖擊時率先彈性形變吸收能量，三次改性pps增強體發揮“微彈簧”增韌效應，其內部柔性接枝鏈段與納米二氧化硅協同變形進一步耗散能量，實現pps工程塑料韌性的突破性提升。
25、2、為解決填料與基體間的界面問題，采用雙重優化策略。納米碳酸鈣經鈦酸酯偶聯劑處理后表面形成致密偶聯劑包覆層，丙烯酸接枝pps中的酯基官能團與納米碳酸鈣表面偶聯劑基團化學鍵合，減少填料團聚、避免應力集中，使納米碳酸鈣均勻分散在pps基體中充分發揮增強作用。
26、3、在本發明的配方體系中，在配方體系中，改性玻璃纖維與納米二氧化硅相互配合形成“剛性骨架”結構。改性玻璃纖維在pps基體中支撐材料結構提高承載能力，納米二氧化硅作為改性增強體填充在pps分子鏈和改性玻璃纖維間空隙，增強分子間相互作用，賦予材料優異強度和剛性。
27、4、針對pps加工中易降解、組分分散不均等問題，設計雙螺桿擠出機分段控溫工藝與梯度加料順序。在280-300℃熔融段精確控溫避免pps高溫降解，梯度加料使各組分按節奏進入擠出機，在螺桿剪切攪拌下均勻分散，提高生產效率，保證制品質量一致性，為工業化大規模生產提供保障。