一种聚苯醚基聚合物复合材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及复合材料技术领域，尤其是涉及一种聚苯醚基聚合物复合材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着5g技术的普及，全球5g技术建设投资周期拉开后，对于材料的要求出现了新的变化。5g频段远高于4g，相关的材料要求工作频率下更低的介电常数和损耗角正切值，并有着足够的机械强度。具体地，在电性能方面，要有低损耗和低泄漏电流；在机械性能方面，要有一定韧性和高硬度，否则外力将易于跨越材料的降伏强度，势必破坏组件的运作；在化学性能方面，要能耐腐蚀和有低吸水性；在热性能方面，要有高稳定性和低收缩性。另外由于5g覆盖的范围更小，建设密度更大，对于材料的成本也期望能够更低。
3.聚苯醚综合性能良好，可在120℃蒸汽中使用，电绝缘性好，吸水小，但有应力开裂倾向，改性聚苯醚可消除应力开裂。聚苯醚有着突出的电绝缘性和耐水性优异，有较好的耐磨性和电性能，尺寸稳定性好，其介电性能居塑料的首位。聚苯醚无毒、透明、相对密度小，具有优良的机械强度、耐应力松弛、抗蠕变性、耐热性、耐水性、耐水蒸汽性、尺寸稳定性。在很宽温度、频率范围内电性能好，主要缺点是熔融流动性差，加工成型困难，实际应用大部分为改性聚苯醚(聚苯醚共混物或合金)，如用聚乙烯苯改性聚苯醚，可大大改善加工性能，改进耐应力开裂性和冲击性能，降低成本，只是耐热性和光泽略有降低。改性聚合物有聚苯乙烯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚四亚甲基对苯二甲酸酯、聚苯硫醚和各种弹性体等。
4.目前生产出来的聚苯醚基工程塑料一般都不能兼顾其强度和韧性，难以加工且容易开裂，一般强度高的聚酯类工程塑料韧性较差，而韧性好的聚酯类工程塑料其强度较差。而在许多运用场景中，要求聚苯醚基工程塑料需要具有良好的强度和一定的韧性，以达到使用标准。例如，现有的部分聚苯醚基工程塑料的韧性较好但其强度小于70mpa，而部分使用场景要求强度需要大于80mpa，故该类聚苯醚基工程塑料的强度不满足要求。故需要对现有的聚苯醚基工程塑料进行改进，在不影响原本优异介电性能的基础上，改善其加工性能，并通过改性聚合物的加入得到一种高强度且具有一定韧性的聚苯醚基工程塑料。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种聚苯醚基聚合物复合材料制备方法及应用，旨在解决上述背景技术存在的不足，该聚苯醚基聚合物复合材料不仅具有优异的介电性能和机械强度，而且耐水性优异，有较好的耐磨性、尺寸稳定性，同时加工简单、价格低廉，具有很强的可塑性。
6.本发明提供一种聚苯醚基聚合物复合材料，其特征在于，所述聚苯醚基聚合物复合材料的组成材料包括聚苯醚母料、改性聚合物母料、增强纤维、增塑剂和填料。
7.进一步地，所述聚苯醚基聚合物复合材料聚苯醚母料、改性聚合物母料、增强纤维、增塑剂和填料组成，其质量比为(40～60)：(20～30)：(15～30)：(2～8)：(2～8)。
8.进一步地，所述聚苯醚母料为聚2,6-二甲基-1,4-苯醚。
9.进一步地，所述改性聚合物母料为聚苯乙烯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚四亚甲基对苯二甲酸酯、聚苯硫醚中的一种或多种的组合。
10.进一步地，所述增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维或金属纤维中的一种或多种的组合。
11.进一步地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酚酯或磷酸三二甲苯酯中的一种或多种的组合。
12.进一步地，所述填料为蒙脱土、凹凸棒黏土或羟基磷灰石中的一种或多种的组合。
13.进一步地，所述聚苯醚基聚合物复合材料的制备方法的制作方法具体步骤为：
14.s1:按比例称取所述聚苯醚母料、所述改性聚合物母料、所述增强纤维、所述增塑剂和所述填料，将其置于真空干燥箱中干燥，所述真空干燥箱内的温度为第一温度；
15.s2:干燥完成后，通过搅拌机对所述聚苯醚母料、所述改性聚合物母料、所述增强纤维、所述增塑剂和所述填料进行搅拌并混合均匀，得到混合物；
16.s3：将所述混合物加入挤出机，在第二温度下对所述混合物进行挤出造粒，得到混合物颗粒；
17.s4：挤出完成后，在真空干燥箱中对所述混合物颗粒进行干燥处理；
18.s5：干燥完成后，在第三温度下对所述混合物颗粒进行注塑即可得到所述纤维增强聚酯类聚合物材料。
19.进一步地，所述第一温度为65℃～90℃，干燥时间为4小时～8小时，所述第二温度为240℃～320℃，所述第三温度为270℃～320℃。
20.进一步地，所述聚苯醚基聚合物复合材料的应用，可应用于5g基站、线圈芯、微波绝缘件、屏蔽套、高频印刷电路板、各种高压电子元器件等对于电绝缘性和机械强度有很高要求的设备和场景中。
21.本发明的有益效果是：
22.本发明提供的一种聚苯醚基聚合物复合材料及其制备方法和应用，以聚苯醚母料为主要原材料，从而为该聚苯醚基聚合物复合材料提供介电性能基础，改性聚合物解决聚苯醚开裂和韧性不足的问题，增强纤维能够进一步增强该聚苯醚基聚合物复合材料的机械强度。增塑剂能够增加该聚苯醚基聚合物复合材料的流动性，从而降低加工难度，缩短加工周期。填料不仅能够提高聚苯醚基聚合物复合材料的强度，而且能够降低纤维增强聚酯类聚合物材料的成本(填料的单价一般较低)，同时根据填料种类的不同，还能够改善该聚苯醚基聚合物复合材料的其它性能(比如尺寸稳定性、耐热性能、抗腐蚀性能等)。
附图说明
23.图1为本发明中聚苯醚基聚合物复合材料的制作过程示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步描述：
25.现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本发明中
所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
26.在本发明中，所有原料均为常规市售产品。
27.实例一：(40～60)：(20～30)：(15～30)：(2～8)：(2～8)
28.分别称取500g、300g、150g、20g、30g的聚苯醚、聚苯乙烯、玻璃纤维、蒙脱土和邻苯二甲酸二辛酯，将pct、聚苯乙烯、玻璃纤维、蒙脱土和邻苯二甲酸二辛酯在70℃的真空干燥机中干燥5小时，干燥完成后，通过搅拌机进行搅拌使其混合均匀。待物料混合均匀后，将其加入挤出机，在250℃下进行挤出造粒，挤出完成后将粒料在130℃下进行真空干燥4小时；干燥完成后，在290℃下注塑即可得到强度达到83mpa以及断口冲击韧性为4.3kj/m2、介电常数为2.7、介电损耗为0.008的新型聚苯醚基聚合物复合材料。
29.实例二：
30.分别称取600g、200g、150g、20g、30g的聚苯醚、聚四亚甲基对苯二甲酸酯、芳纶纤维、羟基磷灰石和邻苯二甲酸二辛酯，将聚苯醚、聚四亚甲基对苯二甲酸酯、芳纶纤维、羟基磷灰石和邻苯二甲酸二辛酯在80℃的真空干燥机中干燥4小时，干燥完成后，通过搅拌机进行搅拌使其混合均匀。待物料混合均匀后，将其加入挤出机，在280℃下进行挤出造粒，挤出完成后将粒料在130℃下进行真空干燥4小时；干燥完成后，在300℃下注塑即可得到强度达到89mpa以及断口冲击韧性为3.4kj/m2、介电常数为2.6、介电损耗为0.009的新型聚苯醚基聚合物复合材料。
31.实例三：
32.分别称取400g、300g、150g、20g、30g的聚苯醚、聚苯硫醚、碳纤维、凹凸棒黏土和邻苯二甲酸二辛酯，将聚苯醚、聚苯硫醚、碳纤维、凹凸棒黏土和邻苯二甲酸二辛酯在90℃的真空干燥机中干燥4小时，干燥完成后，通过搅拌机进行搅拌使其混合均匀。待物料混合均匀后，将其加入挤出机，在270℃下进行挤出造粒，挤出完成后将粒料在130℃下进行真空干燥4小时；干燥完成后，在320℃下注塑即可得到强度达到101mpa以及断口冲击韧性为2.7kj/m2、介电常数为3.0、介电损耗为0.005的新型聚苯醚基聚合物复合材料。
33.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。