基于多维度配方设计制备高CTI聚苯硫醚组合物及制备方法与应用与流程

本发明涉及高分子材料领域，尤其是涉及基于多维度配方设计制备高cti聚苯硫醚组合物及制备方法与应用。

背景技术：

1、塑料按照生产规模、产品性能和附加值可大致分为通用塑料、工程塑料和特种工程塑料三大类，特种工程塑料较通用塑料规模小，但因其耐温、耐溶剂、力学性能优异，是塑料金字塔顶端的产品。

2、聚苯硫醚是分子结构中由亚苯基和硫原子交替连接的聚合物，分子内化学结构高度稳定，形成具备热稳定性的晶体点阵结构，对热降解和化学反应不敏感，具有优异的耐热性、化学稳定性、阻燃性、尺寸稳定性。pps主要用于注塑品、纤维等产品，在汽车、环保、工业领域得到广泛的应用。但pps因特殊的苯环结构导致pps材料的漏电起痕指数(cti)低，限制了其在电子电器等部件的应用。

3、中国专利cn112795191a公开了一种高cti聚苯硫醚复合材料及其制备方法，选择了一种惰性物质硅酮作为表面迁移剂，在复合材料的外部形成一层致密的保护膜结构，避免小分子物质在表面富集，提高了复合材料cti的稳定性。中国专利cn114907696a公开了一种高cti聚苯硫醚复合材料及其制备方法，配方设计中引入改性氢氧化镁和改性增韧剂，增加了玻纤与聚苯硫醚的相容性，所制备的复合材料具有高冲击、高模量、cti值高达600v。中国专利cn112457670a公开了一种疏水性高cti聚苯硫醚组合物及其制备方法与应用，通过偶联剂来提高pps和玻纤材料的相容性，进一步来提高材料的刚性和韧性的同时，通过加入氟硅油，利用氟硅油低表面能和超疏水特点，在注塑过程中会由于低表面能会聚集在材料表面，对材料的刚性影响较小。同时氟硅油聚集在表面后，由于超疏水的特点会大大降低电解液对pps的润湿，可以明显提高pps的材料的cti。目前已公开的专利通过添加含硅材料改善聚苯硫醚材料表面的疏水性，填充矿物的类型对cti进行提升，技术手段相对单一，也会对材料其它性能产生影响，通过多维度的配方设计在提升聚苯硫醚的cti值，并且保证聚苯硫醚材料具有优异的力学性能对于拓宽聚苯硫醚的应用领域具有重要的意义。

技术实现思路

1、为了填补现有技术的空白，本发明提供了基于多维度配方设计制备高cti聚苯硫醚组合物及制备方法与应用，通过填充、羟基氧化镓、硅烷改性的环氧树脂、稳定剂多维度的配方设计提升了pps材料的cti性能，并且本发明的制备方法简单，适合工业化生产和应用。

2、本发明通过以下技术方案实现的：

3、基于多维度配方设计制备高cti聚苯硫醚组合物及制备方法与应用，按照以下按重量份数计的原料组成：

4、

5、所述pps树脂可以是线性pps、交联pps、微支化型pps，密度1.36～1.38g/cm3,数均分子量(mn)约为3000～8000，熔点(tm)：280-290℃，玻璃化转变温度(tg)：80～90℃。

6、所述的玻璃纤维玻璃类型是e玻璃、碱含量＜0.8％，单丝纤维直径：10±1μm，长度：3mm，可燃物含量：1.1±0.15％,含水率≤0.05％，产品不含npe。

7、所述的填充矿物是特殊形状、高特征比的纳米黏土为分散载体、与过渡金属有机络合物复配而成的一种无机填料，特征比[l/d]：10-20，粒径范围：0.3-4.0μm，密度：2.5-2.6g/cm3，厚度：50-70nm；比表面积(bet)：18-22m2/g；硅(sio2当量)：49-50％；铝(al2o3当量)：35-36％；ph值(20％悬浮液)：3.5-4.5，填充物的表面经过极性的硅烷偶联剂处理。

8、所述的羟基氧化镓的化学式gao(oh)，分解温度400℃以上，分解产生三氧化二镓(ga2o3)和水(h2o)。

9、所述的硅烷改性环氧树脂是全氟长链烷基三氯硅烷环氧树脂，其中硅元素含量：2.5～5％，氟元素含量：50～62％，通式如下：

10、

11、其中n为8-16。

12、所述的稳定剂纳米氧化铈，化学式ceo2，粒径：1～100nm，比表面积20-40m2/g，密度6.8-7.5g/cm3，晶型球型。

13、所述的基于多维度配方设计制备高cti聚苯硫醚组合物及制备方法与应用，其特征在于：包括以下步骤：

14、(1)按配方比例称取干燥后的各种原料；将pps树脂、填充矿物、羟基氧化镓、硅烷改性环氧树脂、稳定剂通过高速搅拌机然混合均匀，备用，按照配比称取玻纤，备用；

15、(2)将上述混合原料通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到所述的pps组合物。

16、上述聚苯硫醚组合物制备方法简单，适合工业化生产和应用。

17、本发明的优势在于根据聚苯硫醚(pps)特殊的苯环结构赋予其优异的高温成炭性能，在电荷作用下产生大量热碳化短路导致pps材料的漏电起痕指数(cti)低的问题。通过填充矿物的特殊结构使pps树脂以不连续的形式堆积,从而中断了其碳化的途径，羟基氧化镓分解汽化破坏pps材料的炭层结构，硅烷改性的环氧树脂可以在pps材料表面形成疏水层，降低电解液对pps的浸润，稳定剂可以抑制碳化物的形成，本发明通过多维度的配方设计提升了pps材料的cti性能。

18、本发明的有益效果为：

19、1)本发明配方设计中加入了全氟长链烷基三氯硅烷环氧树脂，全氟长链烷基三氯硅烷环氧树脂含有环氧基团、硅元素和氟元素，环氧基团与聚苯硫醚有一定的相容性，可以实现全氟长链烷基三氯硅烷环氧树脂在pps中的分散，增加注塑件表层全氟长链烷基三氯硅烷环氧树脂的剥离强度，氟元素和硅元素属于憎水元素，并且树脂结构是全氟、长碳链的特点可以实现在全氟长链烷基三氯硅烷环氧树脂少量添加就可以实现对注塑件表面保护层的形成，保护层一方面可以减少小分子物质在聚苯硫醚材料注塑件表面富集，避免电极碳化形成导电通路提高聚苯硫醚组合物的cti值，另一方面保护层中的硅和氟原子的憎水的特性减少cti测试过程中电解液对pps树脂的浸润，进一步提升聚苯硫醚组合物cti值。

20、2)本发明配方设计中加入了羟基氧化镓可以在高温下分解产生水蒸气，羟基氧化镓在400℃及以上温度分解产生水蒸气，并且该温度与pps碳化温度一致，水蒸气可以破坏pps在电极作用下碳化产生的炭层结构从而破坏其导电通路，相比其它的可以在高温下产生气体的物质，羟基氧化镓具有在pps挤出和注塑加工过程中不会降解，其分解温度与pps的碳化温度一致的特点。

21、3)本发明选择具有特殊结构的矿物作为填充物，填充物特殊形状、高特征比使pps树脂以不连续的形式堆积,从而中断了其碳化的途径，表面含有si-oh弱极性基团，可以增加填充物与pps树脂的相容性，增加pps组合物的力学性能。

22、4)本发明选择纳米氧化铈作为稳定剂，相比传统的有机热稳定剂可以有效的抑制碳化物的形成，纳米形态的可以增加其比表面积进一步增加其作用效果。

23、5)本发明通过多维度的配方设计提升了pps材料的cti性能，并且本发明的制备方法简单，适合工业化生产和应用。