[发明专利]高性能聚苯硫醚绝缘复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子复合材料，尤其是聚苯硫醚绝缘复合材料制造领域。

背景技术

聚苯硫醚(简称PPS)又称聚苯撑硫、聚次苯基硫醚，是一种综合性能优异的热塑性工程塑料，其突出特点是耐高温、耐腐蚀、耐辐射、不燃、机械性能和电性能优异。主要用于汽车制造、电子电器、机械行业、化工仪器仪表和航天工业等。但由于PPS刚性强、性能脆、冲击韧性不高，应用受到限制，实际应用的PPS产品都是经过改性的。可是改性过的PPS材料虽具有一定的绝缘性能，但长久在空气中曝露或在特定的环境中(如：高温高湿条件)使用，电阻值会下降很快，例如：PPS复合材料在常态下体积电阻率是10¹⁷Ω.m、表面电阻率是10¹⁴Ω，但在温度95℃、湿度90％的环境中电阻率迅速下降几个数量级，这势必影响PPS复合材料应用在高温高湿绝缘材料领域。

目前，制备PPS复合材料的方法主要以机械复合为主。机械复合方法是指将绝缘改性填料以机械共混的方式填充到塑料中去，主要应用的绝缘改性填料有云母、纳米二氧化硅、氮化铝、高岭土、纳米碳酸钙、碳酸钙晶须、硫酸钙晶须、玻璃微珠等。这种机械复合工艺只是简单把偶联剂处理过的绝缘材料添加到塑料中进行分散，然后在挤出机中熔融、挤出，最后得到改性的聚苯硫醚复合材料，导致产品在实际应用中，特别是长期曝露在空气中或经过高温、高湿条件下，绝缘性能显著下降。

鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的是，研究一种高性能聚苯硫醚绝缘复合材料制备方法，使其克服现有技术的以上缺点。

本发明的目的还在于研制一种高性能聚苯硫醚绝缘复合材料，使之具有力学性能和绝缘性高且稳定、加工工艺简便、材料应用领域广泛的优点。

发明内容，

高性能聚苯硫醚绝缘复合材料制备方法，其原料组成按重量配比为：聚苯硫醚59％，玻璃纤维30％，经偶联化表面处理的无机填料1～10％，疏水性纳米二氧化硅1～5％；工艺包括如下主要步骤：

1)无机填料的偶联化表面处理：将无机填料在偶联剂、无水乙醇的混合溶液中充分浸润10～20min，处理温度30～50℃，使得偶联剂充分与无机填料表面反应，经热空气干燥得到所述偶联化表面处理的无机填料；其中三者的配比为：70～80％的无机填料，1～2.5％的偶联剂，10～20％的无水乙醇；

2)按重量配比称取聚苯硫醚树脂以及1)偶联化表面处理的无机填料和疏水性纳米二氧化硅一起投入到高速混合机中干混5～10分钟，控制搅拌速度为1000～2000rpm，搅拌桶温度为30～50℃；

3)将步骤2)中混好的的物料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，玻璃纤维由侧喂料口加入，控制螺杆转速70～100rpm，加工各区温度从250～330℃，停留时间2min，模口压力为5MPa，经熔融挤出、水冷却，牵引到切粒机造粒。

采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

1、本发明采用新型绝缘填料对聚苯硫醚复合材料进行填充改性，新型绝缘材料在聚苯硫醚基体树脂中分散均匀、绝缘性高且稳定，并且添加量少、易复合、易加工、应用领域广泛等特点。

2、本发明提高材料绝缘的同时，也改善了聚苯硫醚的韧性，提高了复合材料的弯曲、拉伸等力学性能。

3、本发明提出的高绝缘聚苯硫醚复合材料的制备工艺简单，并且可以反复满足注塑、挤塑或模压等塑料成型加工的工艺要求，可广泛应用于电子产品、通讯器材、安全防护等领域。

附图说明

图1为本发明工艺路线图。

图2为本发明实施例材料性能表。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的过程作进一步的详述。

如图1所示，无机填料的偶联化表面处理：将无机填料在偶联剂、无水乙醇的混合溶液中充分浸润10～20min，处理温度30～50℃，使得偶联剂充分与无机填料表面反应，经热空气干燥后得到所述偶联化表面处理的无机填料；其中三者的配比为：70～80％的无机填料，1～2.5％的偶联剂，10～20％的无水乙醇；无机填料为碳酸钙晶须或者为碳酸钙晶须及云母粉两种复合。所用云母粉为湿法云母粉，径厚比为80～120，其偶联化表面处理方法与碳酸钙晶须的处理一致。所用碳酸钙晶须平均长度30～40μm，长径比20～50。偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅氧烷偶联剂中的至少一种，优先为硅氧烷偶联剂。