一种低介电聚丙烯组合物及其制备方法与流程

1.本发明属于高分子复合材料领域，特别涉及一种低介电聚丙烯组合物及其制备方法。


背景技术：

2.聚丙烯简称pp，是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质。聚丙烯(pp) 是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料，具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，这使得聚丙烯自问世以来，便迅速在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。一方面，聚丙烯因具有可塑性，聚丙烯材料正逐步替代木制产品应用于包装、建材等多个工业领域中；另一方面，聚丙烯因具有高强度、高韧性和高耐磨等性能，已逐步取代金属的机械功能。另外，聚丙烯具有良好的接枝和复合功能，在混凝土、纺织、包装和农林渔业方面具有巨大的应用空间。
3.但是，聚丙烯的介电常数较高，在常温下聚丙烯的介电常数为2.25～2.50 (106hz下测试)，限制了聚丙烯的进一步扩展应用；此外，聚丙烯密度的需要进一步降低，冲击性能需要进一步提高。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种低介电聚丙烯组合物及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.一种低介电聚丙烯组合物，其由以下组分按重量份制备而成：
[0007][0008]
优选的，所述低介电聚丙烯组合物还包括润滑剂，所述润滑剂的重量份为5-30份；进一步优选的，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
[0009]
优选的，所述聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔融指数为5-15g/10min。
[0010]
优选的，所述碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球为中空状态，其密度为 0.1-0.3g/cc，粒径为20～30μm。
[0011]
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168组成的混合物
[0012]
本发明还提供了上述所述的低介电聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：
[0013]
(1)将500-1500份碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球加入混合机中，在其表面均匀喷
洒2-10份双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯、3-10份三异硬酯酸钛酸异丙酯，喷洒均匀后，将其它组分加入混合机中，混合均匀后得到混合物；优选的，所述混合机的混合速度为100-300r/min，混合时间5-10分钟；混合速度不能太快，否则易造成碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球表面开裂、凹陷或破碎。
[0014]
(2)将上述混合物从双螺杆挤出机的加料口处加入，进行挤出造粒，制备得到低介电聚丙烯组合物。优选的，所述双螺杆挤出机的加工工艺为：一区温度 150-170℃，二区温度170-195℃，三区温度195-200℃，四区温度200-205℃，五区温度205-210℃，六区温度210-215℃，机头温度210-215℃。
[0015]
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
[0016]
本发明使用碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球作为填充剂，相对比滑石粉、碳酸钙来说，不仅重量轻，介电常数也大幅的降低。跟普通的硼硅酸盐空心玻璃微球相比，本发明使用碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球能够进一步降低聚丙烯组合物的介电常数。
[0017]
本发明使用双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯与三异硬酯酸钛酸异丙酯进行复配，与偶联剂kh550、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯比，能够明显增加碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球与聚丙烯之间的界面结合能力，不仅能提高聚丙烯组合物的力学性能还能进一步降低组合物的介电常数。
[0018]
本发明制得的聚丙烯组合物具有介电常数低、质量轻，力学性能优异等特点。不仅可以用于超大规模集成电路器件，还能用于户外通信例如天线罩、天线振子等低介电应用领域。
具体实施方式
[0019]
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]
下列各实施例及对比例中材料牌号及供应商如下所示：
[0021]
聚丙烯牌号pp3317，中国台湾地区南亚。
[0022]
碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球牌号k20，粒径25μm，密度0.2g/cc，美国3m 公司。
[0023]
硼硅酸盐空心玻璃微球，粒径25μm，密度0.2g/cc，河北捷贵矿产品有限公司。
[0024]
滑石粉、碳酸钙粒径为2000目，长兴华阳塑胶材料有限公司。
[0025]
偶联剂双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、偶联剂kh550、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、润滑剂聚乙烯蜡采购自南京飞腾新材料科技有限公司。
[0026]
抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按质量比1：1组成的混合物，均采购自德国巴斯夫公司。
[0027]
上述试剂只是为了说明本发明实验时所采用的试剂来源和成分，以便充分公开，并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本发明。
[0028]
实施例1
[0029]
一种低介电聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：
[0030]
(1)将500份碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球加入混合机中，在其表面均匀喷洒2份
双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯、3份三异硬酯酸钛酸异丙酯，喷洒均匀后，加入1000份聚丙烯、3份抗氧剂，常温混合均匀后得到混合物；其中：混合速度为300r/min，混合时间5分钟
[0031]
(2)将上述混合物从双螺杆挤出机的加料口处加入，挤出造粒，制备得到低介电聚丙烯组合物。所述双螺杆挤出机的加工工艺为：一区温度150℃，二区温度170℃，三区温度195℃，四区温度200℃，五区温度205℃，六区温度210℃，机头温度210℃。
[0032]
实施例2
[0033]
一种低介电聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：
[0034]
(1)将800份碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球加入混合机中，在其表面均匀喷洒4份双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯、6份三异硬酯酸钛酸异丙酯。喷洒均匀后，加入1000份聚丙烯、5份抗氧剂、5份润滑剂常温混合均匀后得到混合物；其中：混合速度为200r/min，混合时间6分钟。
[0035]
(2)将上述混合物从双螺杆挤出机的加料口处加入，挤出造粒，制备得到低介电聚丙烯组合物。所述双螺杆挤出机的加工工艺为：一区温度160℃，二区温度180℃，三区温度195℃，四区温度200℃，五区温度205℃，六区温度210℃，机头温度215℃。
[0036]
实施例3
[0037]
一种低介电聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：
[0038]
(1)将1200份碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球加入混合机中，在其表面均匀喷洒5份双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯、10份三异硬酯酸钛酸异丙酯。喷洒均匀后，加入1000份聚丙烯、12份抗氧剂、18份润滑剂常温混合均匀后得到混合物；其中：混合速度为150r/min，混合时间8分钟。
[0039]
(2)将上述混合物从双螺杆挤出机的加料口处加入，挤出造粒，制备得到低介电聚丙烯组合物。所述双螺杆挤出机的加工工艺为：一区温度170℃，二区温度190℃，三区温度195℃，四区温度205℃，五区温度210℃，六区温度215℃，机头温度215℃。
[0040]
实施例4
[0041]
一种低介电聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：
[0042]
(1)将1500份碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球加入混合机中，在其表面均匀喷洒10份双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯、10份三异硬酯酸钛酸异丙酯。喷洒均匀后，加入1000份聚丙烯、15份抗氧剂、30份润滑剂常温混合均匀后得到混合物；其中：混合速度为100r/min，混合时间5分钟。
[0043]
(2)将上述混合物从双螺杆挤出机的加料口处加入，挤出造粒，制备得到低介电聚丙烯组合物。所述双螺杆挤出机的加工工艺为：一区温度170℃，二区温度195℃，三区温度200℃，四区温度205℃，五区温度210℃，六区温度215℃，机头温度215℃。
[0044]
实施例5
[0045]
一种低介电聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：
[0046]
(1)将1000份碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球加入混合机中，在其表面均匀喷洒6份双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯、6份三异硬酯酸钛酸异丙酯。喷洒均匀后，加入1000份聚丙烯、10份抗氧剂、15份润滑剂常温混合均匀后得到混合物；其中：混合速度为120r/min，混合时间6分钟。混合速度都不能快，否则易造成玻璃微球表面开裂、凹陷或破碎，影响最终组合物的性能。
[0047]
(2)将上述混合物从双螺杆挤出机的加料口处加入，挤出造粒，制备得到低介电聚丙烯组合物。所述双螺杆挤出机的加工工艺为：一区温度160℃，二区温度180℃，三区温度195℃，四区温度200℃，五区温度205℃，六区温度210℃，机头温度215℃。
[0048]
对比例1
[0049]
与实施例5作对比。其中，用滑石粉等量替换碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球，其他技术参数均相同。
[0050]
对比例2
[0051]
与实施例5作对比。其中，用碳酸钙等量替换碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球，其他技术参数均相同。
[0052]
对比例3
[0053]
与实施例5作对比。其中，用普通的硼硅酸盐空心玻璃微球等量替换碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球，其他技术参数均相同。
[0054]
对比例4
[0055]
与实施例5作对比。其中，用常用偶联剂kh550等量替换实施例5所用复配偶联剂，其他技术参数均相同。
[0056]
对比例5
[0057]
与实施例5作对比。其中，用偶联剂三异硬脂酰基钛酸异丙酯等量替换实施例5所用复配偶联剂，其他技术参数均相同。
[0058]
对比例6
[0059]
与实施例5作对比。其中，用偶联剂双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯等量替换实施例5所用复配偶联剂，其他技术参数均相同。
[0060]
对比例7
[0061]
与实施例5作对比。其中，用偶联剂异丙基三油酸酰氧基钛酸酯等量替换实施例5所用复配偶联剂，其他技术参数均相同。
[0062]
对比例8
[0063]
与实施例5作对比。
[0064]
(1)将1000份碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球、12份双(乙酰乙酸乙酯) 钛酸二异丙酯、1000份聚丙烯、10份抗氧剂、15份润滑剂加入混合机中，常温混合均匀。混合速度500转，混合时间6分钟。
[0065]
(2)将上述混合物从双螺杆挤出机的加料口处加入，挤出造粒，制备得到低介电聚丙烯组合物。所述双螺杆挤出机的加工工艺为：一区温度160℃，二区温度180℃，三区温度195℃，四区温度200℃，五区温度205℃，六区温度210℃，机头温度215℃。
[0066]
对比例9
[0067]
与实施例5作对比。
[0068]
(1)将1000份碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球加入混合机中，在其表面均匀喷洒12份双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯。喷洒均匀后，加入1000份聚丙烯、 10份抗氧剂、15份润滑剂常温混合均匀。混合速度120转，混合时间6分钟。混合速度都不能快，否则易造成玻璃微球表面开裂、凹陷或破碎，影响最终组合物的性能。
[0069]
(2)将上述混合物从双螺杆挤出机的加料口处加入，挤出造粒，制备得到低介电聚
丙烯组合物。所述双螺杆挤出机的加工工艺为：一区温度150℃，二区温度180℃，三区温度200℃，四区温度210℃，五区温度220℃，六区温度230℃，机头温度230℃。
[0070]
性能测试方法：
[0071]
对各实施例和对比例制备的产物进行性能检测，相关测试条件如下：
[0072]
拉伸强度按标准astm d638进行测试，测试用样条为哑铃型，其尺寸(长度
×
宽度
×
厚度)为170mm
×
13mm
×
3.2mm；拉伸速度为5mm/min。
[0073]
简支梁缺口冲击强度按标准astm d6110-2018进行测试，测试用样条尺寸 (长度
×
宽度
×
厚度)为127mm
×
13mm
×
3.2mm，v型缺口，缺口深度为1/5。
[0074]
介电常数测试用样条尺寸为8mm
×
3.2mm
×
1.6mm，在测试样条表面均匀涂上银电极后进行介电常数的测试，测试按照gb/t 1409-2006进行，测试频率为 1mhz。
[0075]
各实施例和对比例制得的产品的性能测试结果见表1：
[0076]
表1各实施例和对比例制得的产品的性能测试结果
[0077][0078]
从上表可以看出，本发明使用碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球作为填充剂，相对比滑石粉、碳酸钙来说，不仅重量轻，介电常数也大幅的降低。跟普通的硼硅酸盐空心玻璃微球相比，本发明使用碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球能够进一步降低聚丙烯组合物的介电常数。
[0079]
本发明使用偶联剂双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯与三异硬酯酸钛酸异丙酯进
行复配，与偶联剂kh550、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、双(乙酰乙酸乙酯) 钛酸二异丙酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯比，能够明显增加碱石灰硼硅酸盐空心玻璃微球与聚丙烯之间的界面结合能力，不仅能提高聚丙烯组合物的力学性能还能进一步降低组合物的介电常数。
[0080]
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应用本发明。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，本发明不限于这里的实施例，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。