CN103709751A

CN103709751A - 一种透波聚苯硫醚复合材料

Info

Publication number: CN103709751A
Application number: CN201310730568.4A
Authority: CN
Inventors: 吴炅; 杨春兵; 何杰; 张友强; 王承刚; 殷建港; 徐洪波
Original assignee: YUYAO CHINA PLASTICS CITY PLASTICS RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Current assignee: YUYAO CHINA PLASTICS CITY PLASTICS RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2014-04-09

Abstract

本发明属于材料技术领域，涉及具有电磁功能的结构功能复合材料的改性与加工技术。以熔体流动速率较好的聚苯硫醚树脂为基体、通过添加接枝弹性体、增强纤维和非极性助剂。本发明涉及的透波聚苯硫醚复合材料，至少包括熔体流动速率不低于20g/min的聚苯硫醚树脂51-58份，接枝增韧剂5-8份，增强纤维30-36份，含氟功能助剂3-6份，采用挤出工艺加工，得到的改性聚苯硫醚强度高、低温韧性好（满足-55℃连续使用要求，-60℃～170℃长期使用）、电气和机械性能随环境（温度、湿度）变化条件下、电磁波透过率高（≥95%），材料流动性好、可注塑成型等特点，适用于复杂结构的薄壁透波制品的注射加工成型，特别适用于高频薄壁透波制品的加工成型。

Description

一种透波聚苯硫醚复合材料

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及具有电磁功能的结构功能复合材料的改性与加工技术，特别涉及聚苯硫醚改性技术。

背景技术

微波透波材料是指对波长在1mm～1000mm，频率在0.3GHz～300GHz范围的电磁波的透过率大于70%的材料。

CN101838462A公开的“玻纤增强耐潮湿高电阻率聚苯硫醚复合材料及其制备方法”的专利，其配方组分包括聚苯硫醚、聚四氟乙烯、聚乙烯、玻璃纤维、偶联剂、抗氧剂、润滑剂材料，解决了聚苯硫醚在潮湿环境下电阻率下降问题，但该种材料低温韧性差，无法在-55℃的低温环境下正常工作，透波性能也不能达到要求。

CN101717580B公开的“高性能聚苯硫醚绝缘复合材料及其制备方法”，配方组分包括聚苯硫醚、玻璃纤维、表面偶联化的无机填料、二氧化硅，该材料具有绝缘性能好、介电常数低等特点，该种材料机械强度低、低温韧性差、熔体流动性差，不能适用于薄壁制品的成型。

发明内容

本发明针聚苯硫醚材料机械强度低、韧性差、熔体流动性差、成型薄壁制品困难的问题，提供一种兼具强度、韧性和良好加工工艺的透波聚苯硫醚复合材料。

本发明的目的是这样实现的，以熔体流动速率较好的聚苯硫醚树脂为基体、通过添加接枝弹性体、增强纤维和非极性助剂，在赋予材料体系较好的低温韧性的同时提高了材料强度及稳定的电磁性能，采用挤出工艺加工，得到透波聚苯硫醚复合材料。

本发明涉及的透波聚苯硫醚复合材料，至少包括如下组分，以质量份计：

聚苯硫醚树脂 51-58

接枝增韧剂 5-8

增强纤维 30-36

功能助剂 3-6

所述聚苯硫醚树脂的熔体流动速率不低于20g/min，功能助剂选自聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯中的一种或其中几种的组合，增强纤维选自高硅氧纤维、石英纤维中的一种或两者的混合体系，所述接枝增韧剂选自马来酸酐或甲基丙烯酸甲酯接枝增韧剂中的一种或其中几种的组合；采用常规挤出工艺加工，挤出机在270℃～310℃温度范围内熔融混合，同时引入增强纤维，经拉丝、水冷造粒得到的改性聚苯硫醚。

本发明涉及的改性聚苯硫醚，至少包括聚苯硫醚、功能助剂、增强剂，其原料质量组成优选为：

聚苯硫醚树脂 52-56

接枝增韧剂 5-7

增强纤维 31-35

功能助剂 4-6

本发明涉及的改性聚苯硫醚，所述增强纤维选自短切或连续纤维中的一种或其组合。

本发明涉及的改性聚苯硫醚，所述功能助剂颗粒直径不大于50目。

本发明涉及的改性聚苯硫醚，所述接枝增韧剂选自马来酸酐接枝EPDM、马来酸酐接枝SEBS、马来酸酐接枝SBS、甲基丙烯酸甲酯接枝EPDM、甲基丙烯酸甲酯接枝SEBS中的一种或其中几种的组合。

本发明涉及的透波聚苯硫醚复合材料，强度高、低温韧性好（满足-55℃连续使用要求，-60℃～170℃长期使用）、电气和机械性能随环境（温度、湿度）变化条件下、电磁波透过率高（≥95%），材料流动性好、可注塑成型等特点，适用于复杂结构的薄壁透波制品的注射加工成型，特别适用于高频薄壁透波制品的加工成型。

四、具体实施方式

下面结合实施例对发明涉及技术方案进行详细说明，但不作为对发明内容的限制。

实施例一

将51份熔体流动速率为20g/min聚苯硫醚树脂、7份FG 1901X马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、3份500目M-12聚四氟乙烯、3份上海曙光化工厂生产的粒径50目的聚偏二氟乙烯的混合物用高速搅拌机混合均匀后用双螺杆挤出机熔融挤出，在挤出过程中添加36份BRV-800高硅氧纤维，挤出机温度设置为280℃～310℃，螺杆转速350r/min。

按重量比将计量好的聚苯硫醚树脂、接枝增韧剂、功能助剂投入高速混合机中共混3-5分钟，放料备用，搅拌速度为500-1000rpm。

将已混好的物料投入同向双螺杆挤出机料斗中，经增强剂从侧喂料口引入，螺杆转速为300-550rpm，加工温度为270-300℃，经熔融挤出、水冷、牵引到切粒机造粒，得到透波聚苯硫醚复合材料。

该材料在高温100℃时材料的拉伸强度为105MPa、弯曲强度为175MPa、剪切强度为58MPa、缺口冲击强度为14kJ/m²；在低温-50℃时材料的拉伸强度为110MPa、弯曲强度为165MPa、剪切强度为56MPa、缺口冲击强度为7kJ/m²。在1GHz～18GHz频率范围内，材料复介电常数：实部在3.3～3.4，虚部在0.01～0.04，在1GHz～18GHz频率范围内材料的透波率98.1%～99.9%。

该材料在120℃干燥6h后便可注射成型，适用于0.1mm～0.3薄壁产品成型，并可在-60℃～170℃范围内正常贮存使用。

实施例二

将56份熔体流动速率为25g/min聚苯硫醚树脂、7份TRD-459SE甲基丙烯酸甲酯接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、3份晨光化工院生产的粒径50目的聚偏二氟乙烯用高速搅拌机混合均匀后用双螺杆挤出机熔融挤出，在挤出过程中添加34份武汉泰克菲尔公司生产的短切石英纤维，挤出机温度设置为280℃～310℃，螺杆转速为200r/min～350r/min；其余工艺同实施例一，得到透波聚苯硫醚复合材料。

该材料100℃的拉伸强度为100MPa、弯曲强度为160MPa、剪切强度为50MPa、缺口冲击强度为14kJ/m²； -50℃的拉伸强度为100MPa、弯曲强度为160MPa、剪切强度为50MPa、缺口冲击强度为8kJ/m²。在1GHz～18GHz频率范围内，材料复介电常数：实部在3.31～3.41，虚部在0.01～0.03，在1GHz～18GHz频率范围内材料的透波率96%～99%。

实施例三

将56熔体流动速率测试值为30g/min聚苯硫醚树脂、3份TRD-318S甲基丙烯酸甲酯接枝SBS、4份150目TRD-G400EP甲基丙烯酸甲酯接枝EPDM、6份日本吴羽化学公司生产KFPOLYMER-1000聚偏二氟乙烯的混合物用高速搅拌机混合均匀后用双螺杆挤出机熔融挤出，在挤出过程中添加31份天津硅酸盐研究所生产的连续石英纤维，挤出机温度设置为280℃～310℃，螺杆转速为450r/min；其余工艺同实施例一，得到透波聚苯硫醚复合材料。

该材料100℃拉伸强度为105MPa、弯曲强度为175MPa、剪切强度为58MPa、缺口冲击强度为14kJ/m²；-50℃时材料的拉伸强度为110MPa、弯曲强度为165MPa、剪切强度为56MPa、缺口冲击强度为7kJ/m²。在1GHz～18GHz频率范围内，材料复介电常数：实部在3.29～3.39，虚部在0.04～0.08，在1GHz～18GHz频率范围内材料的透波率98%，～99%。

实施例四

将55份熔体流动速率测试值为40g/min聚苯硫醚树脂、3份TRD-G400EP甲基丙烯酸甲酯接枝EPDM、2份TRD-459SE甲基丙烯酸甲酯接枝SEBS、3份晨光化工院140目SFX-1聚四氟乙烯、2份上海曙光化工厂生产的粒径50目的聚三氟氯乙烯的混合物用高速搅拌机混合均匀后用双螺杆挤出机熔融挤出，在挤出过程中添加35份QCY-03-A/C短切石英纤维，挤出机温度设置为280℃～310℃，螺杆转速为450r/min；其余工艺同实施例一，得到透波聚苯硫醚复合材料。

该材料100℃的拉伸强度为105MPa、弯曲强度为172MPa、剪切强度为54MPa、缺口冲击强度为13kJ/m²；-50℃时材料的拉伸强度为108MPa、弯曲强度为163MPa、剪切强度为57Pa、缺口冲击强度为7kJ/m²。在1GHz～18GHz频率范围内，材料复介电常数：实部在3.28～3.38，虚部在0.038～0.088，在1GHz～18GHz频率范围内材料的透波率96%～99.5%。

实施例五

将52份熔体流动速率测试值为50g/min聚苯硫醚树脂、3份TU-S5265马来酸酐接枝SEBS、3份TRD-318S马来酸酐接枝SBS、3份日本大金公司140目M400P聚三氟氯乙烯、3份比利时索威公司生产的粒径50目的聚偏二氟乙烯的混合物用高速搅拌机混合均匀后用双螺杆挤出机熔融挤出，在挤出过程中添加36份珠海林然电工器材公司生产的BRV-800高硅氧纤维，挤出机温度设置为280℃～310℃，螺杆转速为550r/min；其余工艺同实施例一，得到透波聚苯硫醚复合材料。

该材料100℃时材料的拉伸强度为108MPa、弯曲强度为180MPa、剪切强度为60MPa、缺口冲击强度为14kJ/m²；-50℃时材料的拉伸强度为115MPa、弯曲强度为168MPa、剪切强度为55MPa、缺口冲击强度为8kJ/m²。在1GHz～18GHz频率范围内，材料复介电常数：实部在3.32～3.39，虚部在0.01～0.04，在1GHz～18GHz频率范围内材料的透波率97%～99.5%。

实施例六

将58份熔体流动速率测试值为45g/min聚苯硫醚树脂、4份MEPR-800马来酸酐接枝EPDM、4份FG 1901X的马来酸酐接枝SEBS、4份上海有机氟材料研究院生产的140目SFX-1聚四氟乙烯的混合物用高速搅拌机混合均匀后用双螺杆挤出机熔融挤出，在挤出过程中添加30份武汉泰克菲尔公司生产连续石英纤维，挤出机温度设置为280℃～310℃，螺杆转速为300r/min；其余工艺同实施例一，得到透波聚苯硫醚复合材料。

该材料100℃的拉伸强度为99MPa、弯曲强度为170MPa、剪切强度为50MPa、缺口冲击强度为13kJ/m²；-50℃时材料的拉伸强度为109MPa、弯曲强度为160MPa、剪切强度为52MPa、缺口冲击强度为6kJ/m²。在1GHz～18GHz频率范围内，材料复介电常数：实部在3.301～3.402，虚部在0.03～0.06，在1GHz～18GHz频率范围内材料的透波率95%～98%。

Claims

1.一种透波聚苯硫醚复合材料，至少包括如下组分，以质量份计：

聚苯硫醚树脂 51-58

接枝增韧剂 5-8

增强纤维 30-36

功能助剂 3-6

所述聚苯硫醚树脂的熔体流动速率不低于20g/min，功能助剂选自聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯中的一种或其中几种的组合，增强纤维选自高硅氧纤维、石英纤维中的一种或两者的混合体系，所述接枝增韧剂选自马来酸酐或甲基丙烯酸甲酯接枝增韧剂中的一种或其中几种的组合。

2.根据权利要求1所述的改性聚苯硫醚，至少包括聚苯硫醚、功能助剂、增强剂，其原料质量组成优选为：

聚苯硫醚树脂 52-56

接枝增韧剂 5-7

增强纤维 31-35

功能助剂 4-6。

3.根据权利要求1或2所述的改性聚苯硫醚，所述增强纤维选自短切或连续纤维中的一种或其组合。

4.根据权利要求1或2所述的改性聚苯硫醚，所述功能助剂颗粒直径不大于50目。

5.根据权利要求1或2所述的改性聚苯硫醚，所述接枝增韧剂选自马来酸酐接枝EPDM、马来酸酐接枝SEBS、马来酸酐接枝SBS、甲基丙烯酸甲酯接枝EPDM、甲基丙烯酸甲酯接枝SEBS中的一种或其中几种的组合。