本发明属于高分子材料
技术领域：
，涉及一种改性聚苯硫醚复合材料及其制备方法。
背景技术：
：聚苯硫醚由于具有耐高温、阻燃、机械性能高、流动性优异、尺寸稳定等特点，非常适合电子通讯产品对耐温、阻燃、精密注塑的要求，故在电子通讯行业应用广泛；然而，聚苯硫醚本身的导热性能不佳，需要对其进行改性。当前的改性方法大多采用金属纤维、氧化铝、碳化硅等导热填料来改性聚苯硫醚，虽然能提高其导热性能，但是却不同程度地增加了最终复合材料的介电损耗并且影响其透波性，从而不利于通讯信号的传递，这限制了其在通讯领域的进一步应用。技术实现要素：本发明针对现有技术的不足，主要目的是提供一种改性聚苯硫醚复合材料，其同时具有较低的介电损耗、较高的导热系数和较好的力学性能，特别适用于在通信领域中应用。本发明的第二个目的在于提供一种上述的改性聚苯硫醚复合材料的制备方法。为达到上述目的，本发明的解决方案是：一种聚苯硫醚复合材料，其生产原料包括具有以下重量份的组分：其中，上述的聚苯硫醚树脂的熔融指数为500‐1200g/10min，可以优选为600‐1000g/10min。上述的玻璃纤维为低介电玻璃纤维，其介电常数≤5.0，介电损耗≤0.005。上述的氮化硼可以为球形氮化硼，其纯度＞98％。该球形氮化硼的粒径可以为10‐150μm，也可以优选为30‐100μm。上述的氮化硼也可以为氮化硼纤维，其纯度＞98％。该氮化硼纤维的直径可以为4‐9μm。上述的相容剂为氢化苯乙烯‐丁二烯嵌段共聚物(SEBS)、马来酸酐接枝氢化苯乙烯‐丁二烯嵌段共聚物(SEBS‐g‐MAH)、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝氢化苯乙烯‐丁二烯嵌段共聚物(SEBS‐g‐GMA)、马来酸酐接枝丙烯酸‐丁二烯‐苯乙烯(MBS‐g‐MAH)或乙烯‐甲基丙烯酸‐丙烯酸三元共聚物中的一种以上。上述的偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷(KH‐151)、γ‐氨丙基三乙氧基硅烷(KH‐550)、γ‐缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH‐560)、γ‐缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷(KH‐561)或γ‐甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种以上。上述的分散剂选自季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、乙烯丙烯酸共聚物、乙撑双硬脂酰胺(EBS)、PE蜡或硅酮粉中的一种以上。上述的抗氧剂选自四[β‐(3，5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、1，3，5‐三(4‐叔丁基‐3‐羟基‐2，6‐二甲基苄基)‐1，3，5‐三嗪‐2，4，6‐(1H，3H，5H)‐三酮(抗氧剂1790)、三[2，4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)、双(2,4‐二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂626)或双(2，4‐二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂S9228)中的一种以上。一种聚苯硫醚复合材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)、将30‐60份氮化硼和0.8‐3.0份偶联剂混合，得到第一混合物；(2)、将1.0‐5.0份分散剂加入到第一混合物中，混合后得到第二混合物；(3)、将100份聚苯硫醚树脂、5‐15份相容剂和0.4‐1.2份抗氧剂混合后从螺杆挤出机的主喂料口加入，将第二混合物从螺杆挤出机的侧喂料口加入，将10‐40份玻璃纤维从螺杆挤出机的玻璃纤维加入口加入，经螺杆挤出机挤出造粒，得到呈粒料形态的改性聚苯硫醚复合材料。其中，步骤(1)中的混合是在高速混合机中进行，高速混合机的转速为200‐500rpm，混合的温度为30‐60℃，混合的时间为3‐6min。步骤(2)中的混合是在高速混合机中进行，高速混合机的转速为600‐1000rpm，混合的温度为70‐120℃，混合的时间为5‐15min。步骤(3)中的混合是在高速混合机中进行，高速混合机的转速为100‐400rpm，混合的温度为30‐60℃，混合的时间为1‐3min。步骤(2)中螺杆挤出机为双螺杆挤出机，各区的温度为280‐320℃。由于采用上述方案，本发明的有益效果是：第一、本发明采用球形氮化硼或氮化硼纤维来改性聚苯硫醚，因为氮化硼具有极高的导热性能，同时又兼具介电损耗低的特点，不仅能够赋予聚苯硫醚良好的导热性，还不会增加其介电损耗，能最终的复合材料其能够保持优良的低介电性。第二、本发明还在原料体系中添加了玻璃纤维，其在不影响复合材料的导热性能和低介电性能的同时提高了复合材料的力学性能，能够满足在电子通信行业中的应用。具体实施方式本发明提供了一种改性聚苯硫醚复合材料及其制备方法。<改性聚苯硫醚复合材料>一种改性聚苯硫醚复合材料，其生产原料包括具有以下重量份的组分：其中，上述的聚苯硫醚树脂(PPS树脂)的熔融指数可以为500‐1200g/10min，也可以为600‐1000g/10min，还可以为700‐900g/10min，还可以为800‐850g/10min。测试标准ASTMD1238，测试条件316℃，5Kg。高熔融指数的PPS对填料的浸润性性更好，使得PPS与填料间的界面结合更好，力学性能更好，导热效果更好。而熔融指数太高的PPS分子量太小，力学性能会比较差，故综合考虑选择熔融指数为500‐1200g/10min。上述的玻璃纤维为低介电玻璃纤维(D玻璃纤维)，其介电常数≤5.0，介电损耗≤0.005。上述的氮化硼的纯度>98％。上述的氮化硼可以为球形氮化硼，其粒径为10‐150μm，优选为30‐100μm。其中氮化硼的粒径指氮化硼粒径的分布范围，不同粒径的氮化硼堆积更为紧密，能够更好的形成导热通道。树脂体系中加入普通氮化硼后，材料的黏度急剧上升，树脂对氮化硼的浸润效果不佳，加工制造困难对设备损伤大，同时后期注塑成型也较困难，本发明采用球形氮化硼，球形氮化硼由于其球形结构，极易流动，能够有效降低加工制造过程中的黏度，有利于树脂基体对氮化硼的浸润，后期注塑成型流动性也更好。上述的氮化硼也可以为氮化硼纤维，其直径为4‐9μm。氮化硼纤维，是纤维状，更易于形成导热通道，同时还兼具一定的增强效果。上述的相容剂为氢化苯乙烯‐丁二烯嵌段共聚物(SEBS)、马来酸酐接枝氢化苯乙烯‐丁二烯嵌段共聚物(SEBS‐g‐MAH)、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝氢化苯乙烯‐丁二烯嵌段共聚物(SEBS‐g‐GMA)、马来酸酐接枝丙烯酸‐丁二烯‐苯乙烯(MBS‐g‐MAH)或乙烯‐甲基丙烯酸‐丙烯酸三元共聚物中的一种以上。上述的偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷(KH‐151)、γ‐氨丙基三乙氧基硅烷(KH‐550)、γ‐缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH‐560)、γ‐缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷(KH‐561)或γ‐甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种以上。上述的分散剂选自季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、乙烯丙烯酸共聚物(EthyleneAcrylicAcid，EAA)、乙撑双硬脂酰胺(EBS)、PE蜡或硅酮粉中的一种以上。上述的抗氧剂选自四[β‐(3，5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、1，3，5‐三(4‐叔丁基‐3‐羟基‐2，6‐二甲基苄基)‐1，3，5‐三嗪‐2，4，6‐(1H，3H，5H)‐三酮(抗氧剂1790)、三[2，4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)、双(2,4‐二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂626)或双(2，4‐二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂S9228)中的一种以上。<改性聚苯硫醚复合材料的制备方法>一种改性聚苯硫醚复合材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)、将30‐60份氮化硼和0.8‐3.0份偶联剂混合，得到第一混合物；(2)、将1.0‐5.0份分散剂加入到第一混合物中，混合后得到第二混合物；(3)、将100份聚苯硫醚树脂、5‐15份相容剂和0.4‐1.2份抗氧剂混合后从螺杆挤出机的主喂料口加入，将第二混合物从螺杆挤出机的侧喂料口加入，将10‐40份玻璃纤维从螺杆挤出机的玻璃纤维加入口加入，经螺杆挤出机挤出造粒，得到呈粒料形态的改性聚苯硫醚复合材料。其中主喂料口位于机筒第一区，玻纤口位于机筒第三区，侧喂料口位于机筒第四区。其中，步骤(1)中的混合是在高速混合机中进行，高速混合机的转速为200‐500rpm，混合的温度为30‐60℃，混合的时间为3‐6min。混合的作用是对氮化硼作表面偶合处理，在氮化硼表面产生一层偶联剂层，提高材料与树脂的界面作用。步骤(2)中的混合是在高速混合机中进行，高速混合机的转速为600‐1000rpm，混合的温度为70‐120℃，混合的时间为5‐15min。更高的温度、更高的转速有利于分散剂的熔融，在氮化硼表面形成包覆层起到更好的分散效果，故本步骤高混机的转速、温度、以及混合时间均要高于步骤(1)。步骤(3)中的混合是在高速混合机中进行，高速混合机的转速为100‐400rpm，混合的温度为30‐60℃，混合的时间为1‐3min。本步骤是为了将物料混合均匀，同时防止料温过高导致物料粘连在一起不利于下料的稳定性，故采用较低的转速、温度以及混料时间。步骤(2)中螺杆挤出机为双螺杆挤出机，各区的温度均落在280‐320℃的范围内。各区温度逐渐升高，促进树脂熔融，降低体系黏度，促进树脂对氮化硼的浸润，形成良好的界面，同时在模头处适当降低温度，形成压力，使材料更加密实。其中，第一区温度为280‐290℃，第二区温度为285‐295℃，第三区温度为290‐300℃，第四区温度为300‐310℃，第五区温度为310‐320℃，第六区温度为300‐310℃。以下结合所示实施例对本发明作进一步的说明。实施例1：本实施例提供了一种改性聚苯硫醚复合材料，其生产原料包括以下组分：其中，上述的聚苯硫醚树脂的熔融指数为500g/10min。<改性聚苯硫醚复合材料的制备方法>本实施例还提供了一种改性聚苯硫醚复合材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)、将60份氮化硼(球形氮化硼)和3.0份偶联剂(KH‐570)加入高速混合机中，以500rpm的转速在60℃的温度下混合6min，得到第一混合物；(2)、将5.0份分散剂(PETS)加入到步骤(1)中的第一混合物中，继续以1000rpm的转速在120℃的温度下混合15min，得到第二混合物；(3)、将100份聚苯硫醚树脂、15份相容剂(SEBS‐g‐MAH)和1.2份抗氧剂(1010/168＝1/2)以400rpm的转速在60℃的温度下混合3min，然后从螺杆挤出机的主喂料口加入，将第二混合物从螺杆挤出机的侧喂料口加入，将10份玻璃纤维从螺杆挤出机的玻璃纤维加入口加入，经螺杆挤出机挤出造粒，得到呈粒料形态的改性聚苯硫醚复合材料。其中，在步骤(3)中，控制螺杆挤出机的各区温度为：主喂料口和侧喂料口的温度为280℃、第一区温度为290℃、第二区温度为290℃、第三区温度为300℃、第四区温度为310℃、螺杆挤出机的模头温度为300℃，主机转速为50Hz。实施例2：本实施例提供了一种改性聚苯硫醚复合材料，其生产原料包括以下组分：其中，上述的聚苯硫醚树脂的熔融指数为900g/10min。<改性聚苯硫醚复合材料的制备方法>本实施例还提供了一种改性聚苯硫醚复合材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)、将30份氮化硼(氮化硼纤维)和0.8份偶联剂(KH‐550)加入高速混合机中，以200rpm的转速在30℃的温度下混合3min，得到第一混合物；(2)、将1.0份分散剂(EBS)加入到步骤(1)中的第一混合物中，继续以600rpm的转速在70℃的温度下混合5min，得到第二混合物；(3)、将100份聚苯硫醚树脂、5份相容剂(SEBS)和0.4份抗氧剂(1790/168＝1/2)以100rpm的转速在30℃的温度下混合1min，然后从螺杆挤出机的主喂料口加入，将第二混合物从螺杆挤出机的侧喂料口加入，将40份玻璃纤维从螺杆挤出机的玻璃纤维加入口加入，经螺杆挤出机挤出造粒，得到呈粒料形态的改性聚苯硫醚复合材料。其中，在步骤(3)中，控制螺杆挤出机的各区温度为：主喂料口和侧喂料口的温度为285℃、第一区温度为290℃、第二区温度为295℃、第三区温度为305℃、第四区温度为315℃、螺杆挤出机的模头温度为310℃，主机转速为50Hz。实施例3：本实施例提供了一种改性聚苯硫醚复合材料，其生产原料包括以下组分：其中，上述的聚苯硫醚树脂的熔融指数为1200g/10min。<改性聚苯硫醚复合材料的制备方法>本实施例还提供了一种改性聚苯硫醚复合材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)、将45份氮化硼(氮化硼纤维)和2份偶联剂(KH‐560)加入高速混合机中，以200rpm的转速在30℃的温度下混合3min，得到第一混合物；(2)、将3.0份分散剂(硅酮粉)加入到步骤(1)中的第一混合物中，继续以600rpm的转速在70℃的温度下混合5min，得到第二混合物；(3)、将100份聚苯硫醚树脂、10份相容剂(SEBS‐g‐GMA)和0.8份抗氧剂(1010/S9228＝1/2)以100rpm的转速在30℃的温度下混合1min从螺杆挤出机的主喂料口加入，将第二混合物从螺杆挤出机的侧喂料口加入，将25份玻璃纤维从螺杆挤出机的玻璃纤维加入口加入，经螺杆挤出机挤出造粒，得到呈粒料形态的改性聚苯硫醚复合材料。其中，在步骤(3)中，控制螺杆挤出机的各区温度为：主喂料口和侧喂料口的温度为290℃、第一区温度为295℃、第二区温度为295℃、第三区温度为300℃、第四区温度为310℃、螺杆挤出机的模头温度为305℃，主机转速为50Hz。实施例4：本实施例提供了一种改性聚苯硫醚复合材料，其生产原料包括以下组分：其中，上述的聚苯硫醚树脂的熔融指数为1000g/10min。<改性聚苯硫醚复合材料的制备方法>本实施例还提供了一种改性聚苯硫醚复合材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)、将55份氮化硼(球形氮化硼)和2.5份偶联剂(KH‐561)加入高速混合机中，以200rpm的转速在30℃的温度下混合3min，得到第一混合物；(2)、将4.0份分散剂(PE蜡)加入到步骤(1)中的第一混合物中，继续以600rpm的转速在70℃的温度下混合5min，得到第二混合物；(3)、将100份聚苯硫醚树脂、12份相容剂(MBS‐g‐MAH)和1.0份抗氧剂(1790/S9228＝1/2)以100rpm的转速在30℃的温度下混合1min，然后从螺杆挤出机的主喂料口加入，将第二混合物从螺杆挤出机的侧喂料口加入，将18份玻璃纤维从螺杆挤出机的玻璃纤维加入口加入，经螺杆挤出机挤出造粒，得到呈粒料形态的改性聚苯硫醚复合材料。其中，在步骤(3)中，控制螺杆挤出机的各区温度为：主喂料口和侧喂料口的温度为280℃、第一区温度为290℃、第二区温度为295℃、第三区温度为305℃、第四区温度为315℃、螺杆挤出机的模头温度为310℃，主机转速为50Hz。实施例5：本实施例提供了一种改性聚苯硫醚复合材料，其生产原料包括以下组分：其中，上述的聚苯硫醚树脂的熔融指数为700g/10min。<改性聚苯硫醚复合材料的制备方法>本实施例还提供了一种改性聚苯硫醚复合材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)、将38份氮化硼(氮化硼纤维)和1.3份偶联剂(KH‐151)加入高速混合机中，以200rpm的转速在30℃的温度下混合3min，得到第一混合物；(2)、将2.0份分散剂(乙烯丙烯酸共聚物)加入到步骤(1)中的第一混合物中，继续以600rpm的转速在70℃的温度下混合5min，得到第二混合物；(3)、将100份聚苯硫醚树脂、7份相容剂(乙烯‐甲基丙烯酸‐丙烯酸三元共聚物)和0.6份抗氧剂(1010/626＝1/2)以100rpm的转速在30℃的温度下混合1min，然后从螺杆挤出机的主喂料口加入，将第二混合物从螺杆挤出机的侧喂料口加入，将32份玻璃纤维从螺杆挤出机的玻璃纤维加入口加入，经螺杆挤出机挤出造粒，得到呈粒料形态的改性聚苯硫醚复合材料。其中，在步骤(3)中，控制螺杆挤出机的各区温度为：主喂料口和侧喂料口的温度为280℃、第一区温度为290℃、第二区温度为300℃、第三区温度为310℃、第四区温度为320℃、螺杆挤出机的模头温度为310℃，主机转速为50Hz。上述各个实施例的组分添加量如表1所示：表1各个实施例的组分添加量表上述各个实施例的混合参数如表2所示。表2各个实施例的混合参数表上述各个实施例的各区温度参数如表3所示。表3各个实施例的各区温度参数表种类第一区温度第二区温度第三区温度第四区温度第五区温度第六区温度实施例1280℃290℃290℃300℃310℃300℃实施例2285℃290℃295℃305℃315℃310℃实施例3290℃295℃295℃300℃310℃305℃实施例4280℃290℃295℃305℃315℃310℃实施例5280℃290℃300℃310℃320℃310℃将实施例1至实施例5的产品在鼓风烘箱中于130℃干燥5小时后用注塑机注塑成型，注塑温度为305℃。注塑好的样条在50％相对湿度，23℃放置24小时后进行性能测试，测试结果见表4。表4各个实施例所得产品的性能测试结果表其中，上述各个实施例所得的产品的性能测试方法如表5所示：表5性能测试方法表编号测试方法拉伸强度(Mpa)ASTMD638，拉伸速度5mm/min。弯曲模量(Mpa)ASTMD790，弯曲速度2mm/min缺口冲击强度(KJ/m2)ASTMD256无缺口冲击强度(KJ/m2)ASTMD256导热系数(W/(m.K))ASTME1461介电损耗因子ASTMD150(1.1GHz)由上表可知，本发明制备的高导热低介电聚苯硫醚材料具有导热系数高、介电损耗低的特点，同时还有很好的抗冲击性能、阻燃性、耐高温性，能够广泛地应用于电子通讯行业。上述对实施例的描述是为了便于该
技术领域：
的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的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原理，不脱离本发明的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。当前第1页1 2 3