本发明涉及一种聚苯醚材料及其制备方法，尤其是涉及一种低介电损耗高导热的改性聚苯醚材料及其制备方法。
背景技术：
随着工业生产和科学技术的不断发展，人们对导热材料综合性能的要求已越来越高，传统的金属材料已经无法满足某些特殊场合的使用要求。如电子设备产生的热量迅速积累和增加，会导致器件不能正常工作，故及时散热已成为影响其寿命的重要因素。所以急需研制高可靠性、高散热性的综合性能优异的导热绝缘材料代替传统材料。导热高分子材料尤其是导热塑料由于具有轻质、耐化学腐蚀、易加工成型、电绝缘性能优异、力学及抗疲劳性能优良等特点，越来越受到人们的重视，逐渐成为导热领域新的角色，近些年国际国内研究和发展的热点。
聚苯醚具有很好的电学性能，是工程塑料中介电损耗因子最小的，且受频率和温度的影响较小。除此之外，聚苯醚具有良好的耐热性、尺寸稳定性以及吸水率低等优异性能。
中国专利201110435098.x公开了一种低密度聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，由包含以下重量份的组分制成：聚苯醚25-55份、聚苯乙烯15-42份、玻璃微珠15-30份、增韧剂5-15份、润滑剂0.2-0.7份、抗氧剂0.2-0.5份。该专利由于自身材料本身的导热性能相对较差，又没有进行相应的导热改性，从而导致产品无法满足用于高导热要求的电子通讯元件。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低介电损耗高导热的改性聚苯醚材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种低介电损耗高导热的改性聚苯醚材料，包括以下重量份数的组分：
所述的聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯。
所述的增韧剂选自苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物(sbs)、氢化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物(sebs)或马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚弹性体(sebs-g-mah)中的一种或几种。
所述的填料包括按质量比1:(4～9)添加的低介电填料和导热填料，其中，所述的低介电填料为空心玻璃微珠，所述的导热填料选自氮化铝、氮化硼或三氧化二铝中的一种或几种。
所述的润滑剂选自op蜡、硅酮、pe蜡、硅油或季戊四醇硬脂酸酯(pets)中的一种或几种。
所述的抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)或三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)中的一种或几种。
一种低介电损耗高导热的改性聚苯醚材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按低介电填料和导热填料的质量比为1:(4～9)称取填料35～65份，润滑剂1～3份，将导热填料与润滑剂搅拌混合，得到预处理导热填料；
(2)再称取20～55份聚苯醚、5～25份聚苯乙烯、5～10份增韧剂和0.2～0.5份抗氧剂，与步骤(1)得到的预处理填料一起混合均匀，得到混合料；
(3)将步骤(2)得到的混合料加入螺杆挤出机中，并同时将低介电填料从侧喂料口加入螺杆挤出机中，熔融挤出拉条切粒，即得到目的产品。
步骤(1)中导热填料与润滑剂是在高混机中混合均匀的，搅拌混合的工艺条件为：在100～130℃下以800～1000rpm转速搅拌5～20分钟。
步骤(2)中混合的工艺条件为：在温度30～60℃的高混机中，以800～1000rpm转速混合为3～10min。
步骤(3)中螺杆挤出机中的挤出温度为240～290℃，螺杆转速为200～300rpm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明通过采用具有良好介电性能和耐热性能的聚苯醚为基料，掺入聚苯乙烯增加材料流动性，并通过往其中加入填料提高材料的导热性能，最后制得的聚苯醚材料具有突出的低介电损耗和高导热性能。
(2)本发明在制备过程中加入的空心玻璃微珠具有很低的介电损耗，且自身润滑性能较好，可以很好的分散到体系中，从而能够有效的降低材料的介电损耗因子，此外，本发明选择侧喂料添加空心玻璃微珠，也是为了减少其破碎率，从而尽可能的保证空心玻璃微珠的完整性以降低介电损耗；同时添加的氮化铝(aln)和氮化硼(bn)等导热填料则能大大提高材料的导热性能，通过将导热填料预先与润滑剂混合，在高于润滑剂熔点的温度下进行润滑预处理，可以使润滑剂很好的均匀包覆在导热填料的表面，从而降低导热填料表面的摩擦力，进而改善在聚苯醚材料中占据很大比例的导热填料与其他原料或自身之间的混合不均匀的问题，也解决了加工过程中因导热填料表面摩擦里过大、团聚等而导致的下料困难和堵网板等现象，大大降低了聚苯醚材料的加工难度，减少螺杆磨损，因各原料的混合更均匀也使得最后制得的聚苯醚材料的导热性能进一步提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
下述各实施例中，如无特殊说明，均表示螺杆挤出机中的螺杆转速为220rpm，高速搅拌则表示搅拌转速在800～1000rpm范围内。
实施例1
(1)按下列重量份称取各组分原料：聚苯醚55份，高抗冲聚苯乙烯5份，sebs5份，空心玻璃微珠5份，氮化硼30份，op蜡1份，抗氧剂10100.1份，抗氧剂1680.2份。
(2)先将氮化硼和op蜡加入100℃高混机，高速搅拌10min，得到预处理氮化硼，然后将除空心玻璃微珠外的其余原料和预处理氮化硼经高混机高速混匀，其高混机转速为800-1000rpm，混合温度为40℃，混合10min；将混合物料加入双螺杆挤出机，并同时从侧喂料口加入空心玻璃微珠，控制各区的温度在260-290℃，拉条切粒即可得到产品。
实施例2
(1)按下列重量份称取各组分原料：聚苯醚25份，高抗冲聚苯乙烯25份，sbs5份，空心玻璃微珠5份，氮化铝40份，pe蜡3份，抗氧剂10100.1份，抗氧剂1680.1份；
(2)先将氮化铝和pe蜡加入130℃高混机，高速搅拌5min，得到预处理氮化铝，然后将除空心玻璃微珠外的其余原料和预处理氮化铝经高混机高速混匀，控制高混机转速为800-1000rpm，混合温度为60℃，混合3min；将混合物料经双螺杆挤出机，并同时从侧喂料口加入空心玻璃微珠，控制各区的温度在240-275℃，挤出机拉条切粒即可得到产品。
实施例3
(1)按下列重量份称取各组分原料：聚苯醚20份，高抗冲聚苯乙烯14份，sebs-g-mah10份，空心玻璃微珠6份，氧化铝50份，硅酮2份，抗氧剂10100.2份，抗氧剂1680.3份；
(2)先将氧化铝和硅酮加入120℃高混机，高速搅拌15min，得到预处理氧化铝，然后将除空心玻璃微珠外的其余原料和预处理氧化铝经高混机高速混匀，其高混机转速为800-1000rpm，混合温度为50℃，混合6min；将混合物料经双螺杆挤出机，并同时从侧喂料口加入空心玻璃微珠，控制各区的温度在250-280℃，拉条切粒即可得到产品。
实施例4
(1)按下列重量份称取各组分原料：聚苯醚22份，高抗冲聚苯乙烯8份，sbs8份，氮化硼50份，空心玻璃微珠12份，硅油3份，抗氧剂10760.2份，抗氧剂1680.2份；
(2)先将氮化硼和硅油加入100℃高混机，高速搅拌20min，得到预处理氮化硼，然后将除空心玻璃微珠外的其余原料和预处理氮化硼经高混机高速混匀，其高混机转速为800-1000rpm，混合温度为40℃，混合5min；将混合物料经双螺杆挤出机，并同时从侧喂料口加入空心玻璃微珠，控制各区的温度在260-280℃，拉条切粒即可得到产品。
实施例5
(1)按下列重量份称取各组分原料：聚苯醚30份，高抗冲聚苯乙烯12份，sebs8份，氮化铝35份，空心玻璃微珠15份，op蜡2份，抗氧剂10100.1份，抗氧剂1680.1份；
(2)先将氮化铝和op蜡加入110℃高混机，高速搅拌15min，得到预处理氮化铝，然后将除空心玻璃微珠外的其余原料和预处理氮化铝经高混机高速混匀，控制高混机转速为800-1000rpm，混合温度为40℃，混合6min；将混合物料经双螺杆挤出机，并同时从侧喂料口加入空心玻璃微珠，控制各区的温度在260-280℃，拉条切粒即可得到产品。
实施例6
(1)按下列重量份称取各组分原料：聚苯醚20份，高抗冲聚苯乙烯10份，sbs5份，氧化铝55份，空心玻璃微珠10份，pets3份，抗氧剂10100.1份，抗氧剂1680.2份；
(2)先将氧化铝和pets加入100℃高混机，高速搅拌10min，得到预处理氧化铝，然后将除空心玻璃微珠外的其余原料和预处理氧化铝，经高混机高速混匀，其高混机转速为800-1000rpm，混合温度为60℃，混合5min；将混合物料加入单螺杆挤出机，并同时从侧喂料口加入空心玻璃微珠，控制各区的温度在250-280℃，拉条切粒即可得到产品。
产品的性能测试如表1所示。
表1
实施例7
(1)按下列重量份称取各组分原料：聚苯醚35份，高抗冲聚苯乙烯15份，sbs6份，氧化铝45份，空心玻璃微珠5份，pets1份，硅油1份，抗氧剂10100.1份，抗氧剂1680.2份；
(2)先将氧化铝、硅油和pets加入100℃高混机，在800rpm转速下搅拌10min，得到预处理氧化铝，然后将除空心玻璃微珠外的其余原料和预处理氧化铝，经高混机高速混匀，其高混机转速为900rpm，混合温度为60℃，混合5min；将混合物料加入单螺杆挤出机，并同时从侧喂料口加入空心玻璃微珠，控制各区的温度在250-280℃，螺杆转速为200rpm，拉条切粒即可得到产品。
实施例8
(1)按下列重量份称取各组分原料：聚苯醚35份，高抗冲聚苯乙烯15份，sbs6份，氧化铝16份，氮化硼16份，空心玻璃微珠8份，pets2份，抗氧剂10100.1份，抗氧剂1680.2份；
(2)先将氧化铝、氮化硼和pets加入100℃高混机，在1000rpm转速下搅拌10min，得到预处理导热填料，然后将除空心玻璃微珠外的其余原料和预处理导热填料，经高混机高速混匀，其高混机转速为900rpm，混合温度为60℃，混合5min；将混合物料加入单螺杆挤出机，并同时从侧喂料口加入空心玻璃微珠，控制各区的温度在250-280℃，螺杆转速为300rpm，拉条切粒即可得到产品。
实施例9
(1)按下列重量份称取各组分原料：聚苯醚35份，高抗冲聚苯乙烯15份，sbs6份，氮化铝35份，空心玻璃微珠5份，pets2份，抗氧剂10100.1份，抗氧剂1680.2份；
(2)先将氮化铝和pets加入100℃高混机，在900rpm转速下搅拌10min，得到预处理氮化铝，然后将除空心玻璃微珠外的其余原料和预处理氮化铝，经高混机高速混匀，其高混机转速为900rpm，混合温度为60℃，混合5min；将混合物料加入单螺杆挤出机，并同时从侧喂料口加入空心玻璃微珠，控制各区的温度在250-280℃，螺杆转速为250rpm，拉条切粒即可得到产品。
对比例1
(1)按下列重量份称取各组分原料：聚苯醚35份，高抗冲聚苯乙烯15份，sbs6份，氮化铝35份，空心玻璃微珠5份，pets2份，抗氧剂10100.1份，抗氧剂1680.2份；
(2)将上述原料加入高混机中高速混匀，其高混机转速为900rpm，混合温度为60℃，混合5min；将混合物料加入单螺杆挤出机，控制各区的温度在250-280℃，螺杆转速为250rpm，拉条切粒即可得到产品。
对实施例7～9和对比例1制得的产品进行性能检测，具体性能结果如下表2所示。
表2
由上述结果可知，相比于常规混合方法制备得到的聚苯醚材料，采用本发明的混合方法和混合工艺所制得的聚苯醚材料的导热性能和介电损耗性能有着明显的提升。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。