[发明专利]一种聚苯硫醚复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种聚苯硫醚复合材料及其制备方法。

背景技术

聚苯硫醚（PPS）是一种新型高性能热塑性树脂，其作为一种综合性能优异的特种工程塑料，具有优良的耐热性能、机械性能、阻燃性能、电气性能和精密成型性能等特点，经过填充、改性后广泛用作特种工程塑料。同时，PPS还可制作成各种功能性材料，在电子电气、航空航天、汽车运输、化工及机械等领域具有广泛应用。导热PPS是PPS功能化的一个热点，其在保持PPS优良性能的基础上，赋予其高导热性能，拓展其使用范围。

由于电子电气小型化、轻量化和高功能化的发展要求，电子元件、逻辑电路体积成千上万倍地缩小并被高密度地组装到了一起。在此条件下，电子元器件产生了大量的热量，如果不能及时散发出去，热量会迅速积累，造成大规模集成电路的处理能力降低及电子部件的损坏。因此，为保障元器件运行可靠性，可使用具备高导热性能，高可靠性能（优良的绝缘性能和阻燃性能等）的综合性能优异的导热PPS来迅速、及时地将发热元件积聚的热量传递给散热设备，保障电子设备正常运行。

为提高PPS的导热性能，需要加入导热填料。金属粉末和碳基导热填料虽然可以显著提高PPS的导热率，但由于其导电性，在电子电气中应用受到限制。氮化物导热填料如氮化硼和氮化铝等，虽然导热率高，但昂贵的价格限制了其应用。金属氧化物（如氧化镁和氧化铝等）价格便宜，但由于导热率相对较低，需要大量添加才能达到理想的导热系数，引起加工困难、冲击强度低等问题。

中国专利文件CN101717579 B公布了一种填充型导热绝缘PPS与聚酰胺共混合金及其制备方法。所添加的材料为PPS（30~35份）、聚酰胺（PA66或PA6，30~35份）、导热填料（氧化铝、氧化镁、氮化铝或氮化硅中的一种，30~40份）、偶联剂（1~3份）和加工助剂（0.3~0.6份）。采用三步法制备导热PPS，先是使用表面改性剂对无机导热填料进行表面处理，然后采用双螺杆挤出机制备聚酰胺为基体的导热母粒，最后使用PPS、导热母粒和加工助剂制备导热PPS。该发明虽然通过聚酰胺加入和工艺控制形成双连续相结构，提高PPS导热率，但仍存在以下不足：（1）过多聚酰胺的加入大大降低材料的阻燃性能，制约其在电子电气上的应用；（2）采用双螺杆制备导热母粒，其导热填料的含量不高（50~60%），导致最终导热PPS中导热填料的含量只有30~40%，影响材料的导热率。

中国专利申请文件CN103725004 A公布了一种聚苯硫醚导热复合材料及其制备方法。其采用聚苯硫醚与导热填料M制备导热母粒A，聚酰胺与导热填料N制备导热母粒B，再将两种导热母粒熔融共混制得聚苯硫醚导热复合材料。其目的是通过聚苯硫醚与聚酰胺形成双连续向结构，而导热填料在聚苯硫醚和聚酰胺中又形成两个独立的导热网络，提高PPS导热率，但该发明存在以下不足：（1）其母粒制备方法仍采用双螺杆挤出机导致其填充量不高；（2）聚酰胺添加量过大，会影响PPS的阻燃性能；（3）采用石墨烯、碳纤维、石墨等碳系导热填料，在提高PPS导热率的同时，也大大降低其绝缘性能。

中国专利申请文件CN103554913 A公布一种绝缘导热聚苯硫醚复合材料及其制备方法。该材料由以下原料按质量百分含量比组成：20~60%聚苯硫醚、20~60%大粒径导热填料、5~20%小粒径导热填料、0.3~1%偶联剂、0.2~0.4%抗氧剂和0.2~0.5%加工助剂。该发明虽然采用不同粒径导热填料复配以提高PPS导热率，但仍存在以下的不足：（1）小颗粒导热填料易造成粉尘污染，不利于环境和人员健康；（2）不同粒径、密度粉体的混合易造成混合不均，导致下料困难，带来加工问题；（3）大量粉体直接进行双螺杆挤出，对螺杆磨损大，同时容易出现断条、降解等加工问题。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明提供了一种具有良好加工性能和导热性能的绝缘阻燃导热聚苯硫醚（PPS）复合材料及其制备方法。本发明采用导热母粒法制备了一种绝缘阻燃导热聚苯硫醚（PPS）复合材料。所述导热母粒法是指先以PA12为基体制作导热母粒，再将导热母粒、聚苯硫醚及润滑剂加入到混合机混合，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得聚苯硫醚复合材料。

一种聚苯硫醚复合材料，其特征在于，该复合材料由聚苯硫醚、以PA12为基体的导热母粒、和润滑剂组成，以重量百分计算，各组分用量如下：

聚苯硫醚                              19~49.5%，

以PA12为基体的导热母粒      50~80%，