CN101343415A

CN101343415A - 含导电材料的聚苯硫醚复合材料的制造方法

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Publication number: CN101343415A
Application number: CNA2007100495042A
Authority: CN
Inventors: 刘文良; 余大海; 张勇
Original assignee: SICHUAN DEYANG CHEMISTRY CO Ltd
Current assignee: SICHUAN DEYANG CHEMISTRY CO Ltd
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2009-01-14

Abstract

本发明公开了一种含导电材料的聚苯硫醚复合材料的制造方法，在聚苯硫醚树脂中加入导电粉末和助剂制得导电性聚苯硫醚复合材料，采用如下的原料：50－80％聚苯硫醚树脂，0.1－5％热稳定剂脂肪醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐、0.1－1.0％抗氧化剂GK－1098、2－8％导电粉末材料、12－46％无机填充剂；通过同向双螺杆挤出机混炼挤出成形冷却、切粒或制造成片状物、薄膜。本发明聚苯硫醚复合材料，具有一定导电性能和良好的机械强度，经过注射成形后可广泛用于电子电器、军工、航天航空、电子通信等需要导电性或电子屏蔽材料领域。

Description

含导电材料的聚苯硫醚复合材料的制造方法

所属技术领域

本发明属于高分子材料应用领域。

由于本发明的聚苯硫醚树脂(PPS)复合材料具有半导体范围的体积电阻率，在耐热性、耐候性、阻燃性、耐化学物质性、机械强度、韧性、低温可绕性方面都具有优异的特性，因此可适用于要求在导电性、防止带电性、电磁波密封性、低电阻方面的电器、电子元件、家用电器、音响设备等领域广泛应用。同时还可以用于化工机械、石油机械、军工、航天航空、电子通信等领域。

背景技术

高性能聚苯硫醚(PPS)具有优异得耐化学药品性和高温下的热稳定性，并具有高阻燃性、耐辐射和良好的机械性能和电气性能。

中国专利号CN：1244887中介绍了一种加入导电石墨的聚苯硫醚(PPS)复合材料，该材料除了在其注射成形时体积电阻率控制范围好，和断裂伸长率在10％以上外，其应用范围相对较窄。

鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的是制造出一种热变性稳定、拉申率优异，导电性能优异、高阻燃性、加工性能好含导电材料的聚苯硫醚(PPS)复合材料的制造方法。

本发明的另外一个目的是在于提供具有半导体范围的体积电阻率，注射成型或挤出成形等加工方式，尤其以断裂伸长率优异为表征特性，它不仅保持了聚苯硫醚耐热性、阻燃性，且体积电阻率控制在10²-10¹⁶Ωcm的范围内，同时该复合材料还可在一定时候重复使用。

发明内容

本发明公开了一种含导电材料的聚苯硫醚复合材料的制造方法，在聚苯硫醚树脂中加入导电粉末和助剂制得导电性聚苯硫醚复合材料，采用如下的原料：50-80％聚苯硫醚树脂，0.1-5％热稳定剂脂肪醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐、0.1-1.0％抗氧化剂GK-1098、2-8％导电粉末材料、2-40％无机填充剂；通过同向双螺杆挤出机混炼挤出成形冷却、切粒或制造成片状物、薄膜。

在本发明中加入脂肪醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺类化合物，目的是在注射成形时不损害聚苯硫醚(PPS)各种物理特性，从而使聚苯硫醚树脂结晶速度提高，同时在成形时表面状态优良。为了达到以上目的，在本发明中所使用的磷酸酯类化合物是十八烷基磷酸单酯钾盐、胺盐、聚氧乙烯醚磷酸单酯、脂肪醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯钠盐、脂肪醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐(二乙、三乙)、脂肪醇醚(7)磷酸酯三乙醇胺盐、脂肪醇醚(9)磷酸酯三乙醇胺盐、辛醇磷酸酯MCPH、辛醇聚氧乙烯磷酸酯OPEK、壬基酚磷酸酯钾盐、壬基酚醚磷酸单酯乙醇胺盐、壬基酚聚氧乙烯(7)醚磷酸、单、双酯、壬基酚聚氧乙烯(4-10)醚磷酸、单、双酯、甘油聚氧乙烯醚磷酸酯、甘油聚氧苯乙烯醚磷酸酯三乙醇胺盐、多元醇磷酸酯、高碳醇磷酸酯钠盐和磷酸化蓖麻油钠盐、单硬脂酸、甘油硫酸酯钠盐、蓖麻油磷酸酯盐等磷酸酯盐的一种或多种化合物，尤其以脂肪醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯钠盐、脂肪醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐(二乙、三乙)、脂肪醇醚(7)磷酸酯三乙醇胺盐、甘油聚氧苯乙烯醚磷酸酯三乙醇胺盐、脂肪醇醚(9)磷酸酯三乙醇胺盐、辛醇磷酸酯MCPH、辛醇聚氧乙烯磷酸酯OPEK、壬基酚磷酸酯钾盐、壬基酚醚磷酸单酯乙醇胺盐为较好，环己烷甲醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐、甘油聚氧苯乙烯醚磷酸酯三乙醇胺盐为最好。

本发明中所使用的导电物质是该复合粒料所使用的导电材料是石墨、炭黑、铜、锡、铝、锌、氧化锡、氧化锌、碳纤维等导电物质，且这些物质的平均粒径在10微米以下(除碳纤维以外)，甚至达到纳米级，同时还可以使用其纤维为导电材料其目的是增加产品的适用范围。

在本发明中还加入烷氧基硅烷树脂化合物，目的是减少聚苯硫醚复合粒料在注射模制品成形时产生的飞边(毛边)，使其成形制品的表面光洁度高，明显的减少使用增塑剂、光亮剂等化学物质，同时还可以提高注射成形制品的韧性，这些烷氧基硅烷树脂可以是3一甲基丙烯氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3一甲基丙烯氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷等烷氧基硅烷中的一种或多种，尤其以乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、苯乙烯基三乙氧基硅烷、苯乙烯基三甲氧基硅烷为较好，以苯乙烯基三乙氧基硅烷、苯乙烯基三甲氧基硅烷为最好。

本发明中所使用的非导电物质有炭黑、纳米级二氧化硅、纳米级石英砂、玻璃微珠、纳米级玻璃粉、硅酸钙、硅酸铝、滑石、粘土、云母、硅藻土、硅石灰等硅酸盐、氧化铁、纳米级二氧化钛、氧化锌、氧化铝、轻质碳酸钙、纳米级碳酸钙、碳酸镁、生石膏、硫酸钡、碳化硅、氮化硅、氮化硼等，尤其以纳米级碳酸钙、纳米级二氧化硅、纳米级二氧化钛、纳米级石英砂、纳米级玻璃粉为最好。

在本发明中添加的抗氧化剂目的是在复合材料制造过程中减少聚苯硫醚树脂的氧化分解，本发明中所添加的抗氧化剂可以是GK-1010、GK-1098、GK-1024、GK-697，尤其以GK-1098为最好。

在本发明中所使用导电材料的粒径在10um以下，甚至是用纳米级导电材料，目的是还可以提高聚苯硫醚复合材料的耐热性，同时提高其拉伸率，为了达到上述目的，以及提高聚苯硫醚复合材料的其他物理特性，还可以在其中添加晶体成核剂，脱模剂，润滑剂，紫外线防护剂，染色剂，甚至添加阻燃剂或塑料增韧剂等助剂。

本发明中产品各项指标及所使用的检测方法是：

本发明中的各项指标均参照国际上聚苯硫醚产品性能指标要求：

其中拉伸强度和伸长率均按GB/T1040-1992执行，测试速度为10mm/min；曲褶强度按GB/T9341-1988执行，抗冲击强度按GB/T1843-1996执行，体积电阻率和表面电阻率按GB/T1410-1989执行。

附图说明：

图1为本发明工艺流程图。

图2为本发明实施例产品的性能表。

具体实施方式

本发明所用的聚苯硫醚均采用重均分子量为5万左右熔融黏度为90Pa.s以上的线性聚苯硫醚树脂，常规热交联处理。本发明用图1所示工艺流程，具体实施完成：

实施例1：

聚苯硫醚树脂50kg(50％)(50％表质量百分比，下同)，0.5kg(0.5％)环己烷甲醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐，以及0.5kg(0.5％)GK-1098，和1kg(2％)10um导电石墨，38kg(38％)纳米级碳酸钙、10kg苯乙烯基三乙氧基硅烷加入高速搅拌机，高速搅拌3小时，然后经过同向双螺杆挤出机混炼挤出，冷却、切粒、包装。

实施例2

聚苯硫醚树脂80kg(80％)，5kg(5％)环己烷甲醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐，以及1kg(1％)GK-1098，和8kg(8％)10um导电炭墨，6kg(6％)纳米级碳酸钙加入高速搅拌机，高速搅拌3小时，然后经过同向双螺杆挤出机混炼挤出，冷却、切粒、包装。

实施例3

聚苯硫醚树脂50kg(50％)，3.2kg(3.2％)环己烷甲醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐，以及0.8kg(0.8％)GK-1098，和6kg(6％)10微米(um)导电铜粉，40kg(40％)纳米级碳酸钙加入高速搅拌机，高速搅拌3小时，然后经过同向双螺杆挤出机混炼挤出，冷却、切粒、包装。

实施例4

聚苯硫醚树脂60kg(60％)，0.5kg(0.5％)环己烷甲醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐，以及0.5kg(0.5％)GK-1098，和1kg(1％)10um导电锡粉，28kg(28％)纳米级碳酸钙、10kg苯乙烯基三乙氧基硅烷加入高速搅拌机，高速搅拌3小时，然后经过同向双螺杆挤出机混炼挤出，冷却、切粒、包装。

实施例5

聚苯硫醚树脂50kg(50％)，0.1kg(0.1％)甘油聚氧苯乙烯醚磷酸酯三乙醇胺盐，以及0.1kg(0.1％)GK-1098，和2kg(2％)10um导电锌粉，40kg(40％)纳米级碳酸钙、7.8kg苯乙烯基三甲氧基硅烷加入高速搅拌机，高速搅拌3小时，然后经过同向双螺杆挤出机混炼挤出，冷却、切粒、包装。

实施例6

聚苯硫醚树脂50kg(50％)，0.5kg(0.5％)甘油聚氧苯乙烯醚磷酸酯三乙醇胺盐，以及0.5kg(0.5％)GK-1098，和1kg(2％)10um导电氧化锡粉，38kg(38％)纳米级碳酸钙、10kg苯乙烯基三甲氧基硅烷加入高速搅拌机，高速搅拌3小时，然后经过同向双螺杆挤出机混炼挤出，冷却、切粒、包装。

实施例7

聚苯硫醚树脂50kg(50％)，5kg(5％)甘油聚氧苯乙烯醚磷酸酯三乙醇胺盐，以及1kg(1％)GK-1098，和1kg(2％)10um导电氧化锌粉，38kg(38％)纳米级碳酸钙、5kg苯乙烯基三甲氧基硅烷加入高速搅拌机，高速搅拌3小时，然后经过同向双螺杆挤出机混炼挤出，冷却、切粒、包装。

实施例8

聚苯硫醚树脂50kg(50％)，0.5kg(0.5％)环己烷甲醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐，以及0.5kg(0.5％)GK-1098，和2kg(2％)10um导电碳纤维，38kg(38％)纳米级碳酸钙、9kg苯乙烯基三甲氧基硅烷加入高速搅拌机，高速搅拌2小时，然后经过同向双螺杆挤出机混炼挤出，冷却、切粒、包装。

实施例9

聚苯硫醚树脂80kg(80％)，5kg(5％)环己烷甲醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐，以及1kg(1％)GK-1098，和8kg(8％)纳米级导电石墨，分别加入5kg(5％)纳米级碳酸钙、1kg苯乙烯基三乙氧基硅烷加入高速搅拌机，高速搅拌3小时，然后经过同向双螺杆挤出机混炼挤出，冷却、切粒、包装。

实施例10

聚苯硫醚树脂80kg(80％)，5kg(5％)环己烷甲醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐，以及1kg(1％)GK-1098，和8kg(8％)纳米级导电炭黑，分别加入6kg(6％)纳米级碳酸钙加入高速搅拌机，高速搅拌3小时，然后经过同向双螺杆挤出机混炼挤出，冷却、切粒、包装。

实施例11

聚苯硫醚树脂80kg(80％)，5kg(5％)环己烷甲醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐，以及1kg(1％)GK-1098，和8kg(8％)纳米级导电铜粉，2kg(6％)纳米级碳酸钙、4kg苯乙烯基三乙氧基硅烷加入高速搅拌机，高速搅拌3小时，然后经过同向双螺杆挤出机混炼挤出，冷却、切粒、包装。

实施例12

聚苯硫醚树脂80kg(80％)，5kg(5％)环己烷甲醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐，以及1kg(1％)GK-1098，和8kg(8％)纳米级导电锡粉，5kg(6％)纳米级碳酸钙、1kg苯乙烯基三乙氧基硅烷加入高速搅拌机，高速搅拌3小时，然后经过同向双螺杆挤出机混炼挤出，冷却、切粒、包装。

实施例13

聚苯硫醚树脂80kg(80％)，5kg(5％)甘油聚氧苯乙烯醚磷酸酯三乙醇胺盐，以及1kg(1％)GK-1098，和8kg(8％)纳米级导电锌粉，4kg(4％)纳米级碳酸钙、2kg苯乙烯基三甲氧基硅烷加入高速搅拌机，高速搅拌3小时，然后经过同向双螺杆挤出机混炼挤出，冷却、切粒、包装。

实施例14

聚苯硫醚树脂80kg(80％)，5kg(5％)甘油聚氧苯乙烯醚磷酸酯三乙醇胺盐，以及1kg(1％)GK-1098，和8kg(8％)纳米级导电氧化锡粉，4kg(4％)纳米级碳酸钙、2kg苯乙烯基三甲氧基硅烷加入高速搅拌机，高速搅拌3小时，然后经过同向双螺杆挤出机混炼挤出，冷却、切粒、包装。

实施例15

聚苯硫醚树脂80kg(80％)，5kg(5％)甘油聚氧苯乙烯醚磷酸酯三乙醇胺盐，以及1kg(1％)GK-1098，和8kg(8％)纳米级导电氧化锌粉，4kg(4％)纳米级碳酸钙、2kg苯乙烯基三甲氧基硅烷加入高速搅拌机，高速搅拌3小时，然后经过同向双螺杆挤出机混炼挤出，冷却、切粒、包装。

实施例16

聚苯硫醚树脂80kg(80％)，5kg(5％)环己烷甲醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐，以及1kg(1％)GK-1098，和8kg(8％)导电碳纤维网，2kg(2％)纳米级碳酸钙、4kg苯乙烯基三甲氧基硅烷加入高速搅拌机，高速搅拌3小时，然后经过同向双螺杆挤出机混炼挤出，冷却、切粒、包装。

各实施例得到产品的性能如图2所示。

在实验中可验证，在各实施例中加入相同质量纳米级二氧化硅、纳米级二氧化钛、纳米级石英砂、纳米级玻璃粉也能获得同纳米级碳酸钙相比拟的机械和电气指标。

本发明聚苯硫醚复合材料，具有一定导电性能和良好的机械强度，经过注射成形后可广泛用于电子电器、军工、航天航空、电子通信等需要良好的机械性能和阻燃性能，并对导电性有一定要求的使用领域，例如在极端工作条件的电子屏蔽材料领域。

Claims

1、一种含导电材料的聚苯硫醚复合材料的制造方法，在聚苯硫醚树脂中加入导电粉末和助剂制得导电性聚苯硫醚复合材料，采用如下的原料：50-80％聚苯硫醚树脂，0.1-5％热稳定剂脂肪醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐、0.1-1.0％抗氧化剂GK-1098、2-8％导电粉末材料、2-40％无机填充剂；通过同向双螺杆挤出机混炼挤出成形冷却、切粒或制造成片状物、薄膜。

2、根据权利要求1所述之含导电材料的聚苯硫醚复合材料的制造方法，其特征在于，该复合粒料中所使用重均分子量为5-8万，熔融黏度为90Pa.s以上的线性聚苯硫醚树脂。

3、根据权利要求1所述之含导电材料的聚苯硫醚复合材料的制造方法，其特征在于，所述脂肪醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐为以下物质中的一种：环己烷甲醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯胺盐、甘油聚氧苯乙烯醚磷酸酯三乙醇胺盐。

4、根据权利要求1所述之含导电材料的聚苯硫醚复合材料的制造方法，其特征在于，该复合粒料所使用的导电粉末材料可为石墨、炭黑、铜、锡、铝粉、锌粉、氧化锡、氧化锌、碳纤维之一种。

5.根据权利要求4所述之含导电材料的聚苯硫醚复合材料的制造方法，其特征在于，所述石墨、炭黑、铜、锡、铝粉、锌粉、氧化锡、氧化锌微粒的平均粒径在10微米以下。