CN104262965A - 一种聚苯硫醚复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚苯硫醚复合材料及其制备方法，所述聚苯硫醚复合材料由以下配比的原料按重量百分比配制而成：19~49.5%聚苯硫醚，50~80%以PA12为基体的导热母粒，0.5~1.0%润滑剂。本发明制备方法为先制备由以下配比的原料按重量百分比配制而成的导热母粒：13~19%PA12、20~65%小粒径氧化镁、20~65%大粒径氧化镁、0.5~1.0%抗氧剂、0.5~1.0%润滑剂；再将制备好的导热母粒、聚苯硫醚及润滑剂共混制得PPS复合材料。本发明采用导热母粒法制备的PPS复合材料具有高填充的导热填料、良好加工性能、冲击强度和导热性能，且工艺简单。

Description

一种聚苯硫醚复合材料及其制备方法

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%，

润滑剂                                0.5~1.0%。

优选地，所述以PA12为基体的导热母粒由如下重量百分比的各组分组成：

PA12                  13~19%

小粒径氧化镁        20~65%

大粒径氧化镁        20~65%

抗氧剂              0.5~1.0%

润滑剂              0.5~1.0%。

优选地，所述PA12在190°C，1.0Kg的熔融指数为5~30g/10min。

优选地，所述小粒径氧化镁粒径为5~20μm，大粒径氧化镁粒径为40~60μm。

优选地，所述抗氧剂为受阻酚、亚磷酸酯和铜盐组成的复配抗氧体系。

优选地，所述聚苯硫醚重均分子量为20000~60000。

一种制备上述的PPS复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1. 以PA12为基体制备导热母粒；

S2. 将19~49.5%聚苯硫醚、50~80%以PA12为基体的导热母粒、和0.5~1.0%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。

优选地，所述双螺杆挤出机的转速为200~500r/min，温度为260~300°C，混合时间为3~5min。

优选地，所述以PA12为基体的导热母粒制备方法包括以下步骤：

S11.以重量百分比计，准备以下材料：13~19%PA12、20~65%小粒径氧化镁、20~65%大粒径氧化镁、0.5~1.0%抗氧剂以及0.5~1.0%润滑剂；

S12. 将上述的PA12、氧化剂、润滑剂和大粒径氧化镁加入到加压式翻转密炼机中密炼成团，控制密炼室温度160~200°C，螺杆转速40~100r/min，密炼时间5~15min；所加原料密炼成团后，再把小粒径氧化镁加入到密炼机中，再密炼5~15min，作为备用料；

S13. 将步骤S12的备用料经输送带送到单螺杆挤出机料斗中，通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出，经风冷磨面切粒制成导热母粒。

更优选地，所述单螺杆挤出机的转速为200~400r/min，温度为180~230°C。

本发明的绝缘阻燃导热聚苯硫醚（PPS）复合材料与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

（1）高性能的树脂基材扩大材料使用范围。相对于聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PBT）、尼龙6（PA6）或尼龙66（PA66）等导热树脂基材，本发明采用的PPS具有更加优良的耐热性能、阻燃性能和精密成型性能，大大拓展材料的使用范围。

（2）导热母粒法大大改善高导热填料填充材料的加工性能。本发明采用PA12为基材利用密炼机和单螺杆挤出机制备氧化镁导热母粒，再利用PPS与导热母粒制备导热PPS复合材料。而传统制备导热PPS一般直接采用PPS与导热填料直接共混挤出，两者相比，本发明具有以下优点：

①  导热母粒法采用密炼工艺在密炼机中将导热填料氧化镁粉末变为氧化镁颗粒，极大减少传统工艺粉尘飘扬带来的对工作场地污染和人员健康威胁；

②  采用密炼机和单螺杆组合可以制备高填充量高达85%的导热母粒，而直接采用双螺杆挤出机制备如此高含量的导热填料则会出现各种加工问题无法进行；

③  相对与氧化镁粉体，氧化镁母粒与PPS能更好的混合均匀，解决了大量填充带来的下料困难问题；

④  采用低熔点高流动性的PA12，一方面能够制备高填充量的导热母粒，一方面能够降低PPS复合材料的加工温度，改善氧化镁填料的粘接性能，从而改善导热PPS复合材料的加工性能和导热率。

（3）不同粒径氧化镁复配使用提高PPS复合材料导热率。本项目采用的导热填料氧化镁具有良好的绝缘性能，成本较低。同时，本发明采用小粒径氧化镁和大粒径氧化镁复配，与单一粒径氧化镁相比，更有利于导热网络的构建，从而提高PPS复合材料的导热率。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

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。所述导热母粒法是先以PA12为基体制备导热母粒，再将制得的导热母粒与聚苯硫醚共混制备出PPS复合材料，其具体包括两个步骤：

S1. 以重量百分比13.5~19%PA12为基体制备导热母粒；

S2. 将步骤S1制得的导热母粒、聚苯硫醚、和润滑剂共混加入到混合机中混合3~5min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，挤出料条经过切粒机切成颗粒（转速为200~500r/min，温度为260~300°C）。其中各组分及重量百分比如下：19~49.5%聚苯硫醚、50~80%导热母粒、和0.5~1.0%润滑剂。

所述聚苯硫醚的重均分子量为20000~60000（凝胶色谱法）。当聚苯硫醚的重均分子量小于20000时，制得的PPS复合材料机械性能较差，而重均分子量大于60000的聚苯硫醚流动性差，不利于加入大量的导热填料。其中，所述导热填料就是添加在基体材料中用来增加材料导热系数的填料，常用的导热填料有氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅等，本发明优选采用氧化镁作为导热填料。

所述PA12的熔融指数5~30g/10min（190°C+1Kg），低于5g/10min不利于制备高导热填料母粒，高于30g/10min分子量过低，造成材料机械性能差。熔融指数是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值，其测试方法是先让塑料材料在一定时间（10分钟）内、一定温度及压力（各种材料标准不同）下，融化成塑料流体，然后通过一直径为2.1mm圆管所流出的克（g）数，也即熔体每10min通过标准口模毛细管的质量，用MFR表示，单位为g/10min。其值越大，表示该塑胶材料的加工流动性越佳，反之则越差。

所述步骤S1中导热母粒的制备方法如下：

S11. 准备原料。按以下重量百分比提供PA12、氧化镁、抗氧剂、分散剂和润滑剂，

PA12                                      13.5~19%

小粒径氧化镁（氧化镁-S）   20~65%

大粒径氧化镁 (氧化镁-L)     20~65%

抗氧剂                                    0.2~0.5%

润滑剂                                    0.5~1.0%；

S12. 密炼原料。将准备好的PA12、大粒径氧化镁、抗氧剂、分散剂及润滑剂加入到加压式翻转密炼机中，控制密炼室温度为160~200°C，螺杆转速为40~100r/min，密炼时间为5~15min；待原料成团后，再把小粒径氧化镁加入到密炼机中，再密炼5~15min；

S13. 制备导热母粒。将上述密炼后的料团经输送带送到单螺杆挤出机料斗中，经料斗切刀切成碎块，然后通过挤出和重力作用进入挤出机料筒，通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出（转速为200~400r/min，温度为180~230°C），再经风冷磨面切粒制成导热母粒。

所述的小粒径氧化镁（氧化镁-S）粒径为5~20μm，大粒径氧化镁(氧化镁-L)粒径为40~60μm。具体实现时，所述大粒径氧化镁和小粒径氧化镁均被氨基酸基系硅烷偶联剂包覆。

具体实现时，所述抗氧剂优选为受阻酚1098、亚磷酸酯168和铜盐H3336复配的复配抗氧体系。所述润滑剂优选为季戊四醇硬脂酸酯PETS。

实施例1

(1)以PA12为基体制备导热母粒1，其重量百分比的原料配方（%）：

PA12（5g/10min）            13.5

氧化镁-S（5μm）              85

1098                                   0.1

168                                     0.2

H3336                                 0.2

PETS                                  1.0

加工过程：将准备好的PA12、一半量（即50%）的氧化镁-S、抗氧剂、分散剂及润滑剂加入到加压式翻转密炼机中，控制密炼室温度为160°C，螺杆转速为40r/min下密炼5min；待原料成团后，再把剩余氧化镁-S加入到密炼机中，再密炼5min；将上述密炼后的料团经输送带送到单螺杆挤出机料斗中，经料斗切刀切成碎块，然后通过挤出和重力作用进入挤出机料筒，通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出（螺杆转速为200r/min，温度为180~230°C），再经风冷磨面切粒制成导热母粒1。

(2)制备PPS复合材料，其重量百分比的原料配方（%）：

导热母粒1                          80

PPS(重均分子量为20000) 19

PETS                                  1.0

加工过程：将导热母粒1、PPS、和润滑剂共混加入到混合机中混合3~5min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，控制温度为260°C~300℃，螺杆转速为200r/min，挤出料条经过切粒机切成颗粒，制得PPS复合材料。制样进行性能测试，所得材料力学性能、导热性能测试结果列于表1中。

实施例2

(1)以PA12为基体制备导热母粒2，其重量百分比的原料配方（%）：

PA12（9g/10min）            13.5

氧化镁-L （40μm）           20

氧化镁-S（5μm）             65

1098                                   0.1

168                                     0.2

H3336                                0.2

PETS                                  1.0

加工过程：将准备好的PA12、氧化镁-L、抗氧剂、分散剂及润滑剂加入到加压式翻转密炼机中，控制密炼室温度为160°C，螺杆转速为40r/min下密炼5min；待原料成团后，再把氧化镁-S加入到密炼机中，再密炼5min；将上述密炼后的料团经输送带送到单螺杆挤出机料斗中，经料斗切刀切成碎块，然后通过挤出和重力作用进入挤出机料筒，通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出（转速为200r/min，温度为180~230°C，再经风冷磨面切粒制成导热母粒2。

(2)制备PPS复合材料，其重量百分比的原料配方（%）：

导热母粒2                          80

PPS(重均分子量为20000) 19

PETS                                  1.0

加工过程：将导热母粒2、PPS、和润滑剂共混加入到混合机中混合3~5min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，控制温度为260~300°C，螺杆转速为350r/min，挤出料条经过切粒机切成颗粒，制得PPS复合材料。制样进行性能测试，所得材料力学性能、导热性能测试结果列于表1中。

实施例3

(1)以PA12为基体制备导热母粒3，其重量百分比的原料配方（%）：

PA12（20g/10min）          13.5

氧化镁-L （50μm）           55

氧化镁-S（10μm）            30

1098                                   0.1

168                                     0.2

H3336                                0.2

PETS                                  1.0

加工过程：将准备好的PA12、氧化镁-L、抗氧剂、分散剂及润滑剂加入到加压式翻转密炼机中，控制密炼室温度为180°C，螺杆转速为70r/min下密炼10min；待原料成团后，再把氧化镁-S加入到密炼机中，再密炼10min；将上述密炼后的料团经输送带送到单螺杆挤出机料斗中，经料斗切刀切成碎块，然后通过挤出和重力作用进入挤出机料筒，通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出（螺杆转速为300r/min，温度为180~230°C），再经风冷磨面切粒制成导热母粒3。

(2)制备PPS复合材料，其重量百分比的原料配方（%）：

导热母粒3                          80

PPS(重均分子量为40000) 19

PETS                                  1.0

加工过程：将导热母粒3、PPS、和润滑剂共混加入到混合机中混合3~5min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，控制温度为260~300°C，螺杆转速为280r/min，挤出料条经过切粒机切成颗粒，制得PPS复合材料。制样进行性能测试，所得材料力学性能、导热性能测试结果列于表1中。

实施例4

(1)以PA12为基体制备导热母粒4，其重量百分比的原料配方（%）：

PA12（30g/10min）          13.5

氧化镁-L （50μm）           65

氧化镁-S（10μm）            20

1098                                   0.1

168                                     0.2

H3336                                0.2

PETS                                  1.0

加工过程：将准备好的PA12、氧化镁-L、抗氧剂、分散剂及润滑剂加入到加压式翻转密炼机中，控制密炼室温度为180°C，螺杆转速为70r/min下密炼10min；待原料成团后，再把氧化镁-S加入到密炼机中，再密炼10min；将上述密炼后的料团经输送带送到单螺杆挤出机料斗中，经料斗切刀切成碎块，然后通过挤出和重力作用进入挤出机料筒，通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出（螺杆转速为300r/min，温度为180~230°C），再经风冷磨面切粒制成导热母粒4。

(2)制备PPS复合材料，其重量百分比的原料配方（%）：

导热母粒4                          80

PPS(重均分子量为40000) 19

PETS                                  1.0

加工过程：将导热母粒4、PPS、和润滑剂共混加入到混合机中混合3~5min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，控制温度为260~300°C，转速为280r/min，挤出料条经过切粒机切成颗粒，制得PPS复合材料。制样进行性能测试，所得材料力学性能、导热性能测试结果列于表1中。

实施例5

(1)以PA12为基体制备导热母粒5，其重量百分比的原料配方（%）：

PA12（9g/10min）            13.5

氧化镁-L （60μm）           85

1098                                   0.1

168                                     0.2

H3336                                0.2

PETS                                  1.0

加工过程：将准备好的PA12、氧化镁-L、抗氧剂、分散剂及润滑剂加入到加压式翻转密炼机中，控制密炼室温度为200°C，螺杆转速为100r/min下密炼15min；将上述密炼后的料团经输送带送到单螺杆挤出机料斗中，经料斗切刀切成碎块，然后通过挤出和重力作用进入挤出机料筒，通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出（螺杆转速为400r/min，温度为180~230°C），再经风冷磨面切粒制成导热母粒5。

(2)制备PPS复合材料，其重量百分比的原料配方（%）：

导热母粒5                          80

PPS(重均分子量为60000) 19

PETS                                  1.0

加工过程：将导热母粒5、PPS、和润滑剂共混加入到混合机中混合3~5min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，控制温度为260~300°C，转速为300r/min，挤出料条经过切粒机切成颗粒，制得PPS复合材料。制样进行性能测试，所得材料力学性能、导热性能测试结果列于表1中。

实施例6

(1)以PA12为基体制备导热母粒6，其重量百分比的原料配方（%）：

PA12（9g/10min）            19

氧化镁-L （60μm）           50

氧化镁-S（20μm）            30

1098                                   0.1

168                                     0.2

H3336                                0.2

PETS                                  0.5

加工过程：将准备好的PA12、氧化镁-L、抗氧剂、分散剂及润滑剂加入到加压式翻转密炼机中，控制密炼室温度为200°C，螺杆转速为100r/min下密炼15min；待原料成团后，再把氧化镁-S加入到密炼机中，再密炼15min；将上述密炼后的料团经输送带送到单螺杆挤出机料斗中，经料斗切刀切成碎块，然后通过挤出和重力作用进入挤出机料筒，通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出（螺杆转速为400r/min，温度为180~230°C），再经风冷磨面切粒制成导热母粒6。

(2)制备PPS复合材料，其重量百分比的原料配方（%）：

导热母粒6                          80

PPS(重均分子量为60000) 19

PETS                                  1.0

加工过程：将导热母粒6、PPS、和润滑剂共混加入到混合机中混合3~5min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，控制温度为260~300°C，螺杆转速为300r/min，挤出料条经过切粒机切成颗粒，制得PPS复合材料。制样进行性能测试，所得材料力学性能、导热性能测试结果列于表1中。

实施例7

(1)以PA12为基体制备导热母粒3，与实施例3的步骤（1）一样；

(2)制备PPS复合材料，其重量百分比的原料配方（%）：

导热母粒3                          50

PPS(重均分子量为40000) 49.5

PETS                                  0.5

加工过程：将导热母粒3、PPS、和润滑剂共混加入到混合机中混合3~5min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，控制温度为260~300°C，螺杆转速为280r/min，挤出料条经过切粒机切成颗粒，制得PPS复合材料。制样进行性能测试，所得材料力学性能、导热性能测试结果列于表1中。

对比例1

重量百分比的原料配方（%）：

PPS(重均分子量为40000) 19.5

PA12（9g/10min）            10.8

氧化镁-L （50μm）           44

氧化镁-S（10μm）            24

1098                                   0.08

168                                     0.16

H3336                                0.16

PETS                                  1.3

加工过程：将PPS、PA12、氧化镁-L、氧化镁-S、抗氧剂及润滑剂共混加入到混合机中混合3~5min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，挤出料条经过切粒机切成颗粒（螺杆转速为200~500r/min，温度为260~300°C），制得PPS复合材料。制样进行性能测试，所得材料力学性能、导热性能测试结果列于表2中。

对比例2

重量百分比的原料配方（%）：

PPS(重均分子量为40000) 31

氧化镁-L （50μm）           44

氧化镁-S（10μm）            24

PETS                                  1

加工过程：将PPS、氧化镁-L、氧化镁-S、及润滑剂共混加入到混合机中混合3~5min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，挤出料条经过切粒机切成颗粒（螺杆转速为500r/min，温度为260~300°C），制得PPS复合材料。制样进行性能测试，所得材料力学性能、导热性能测试结果列于表2中。

对比例3

重量百分比的原料配方（%）：

PPS(重均分子量为40000) 19.5

玻璃纤维                            20

导热母粒3                         60

PETS                                  0.5

加工过程：将PPS、玻璃纤维、导热母粒3、及润滑剂共混加入到混合机中混合3~5min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，挤出料条经过切粒机切成颗粒（螺杆转速为200~500r/min，温度为260~300°C），制得PPS复合材料。制样进行性能测试，所得材料力学性能、导热性能测试结果列于表2中。其中，玻璃纤维优选为910A，玻纤长度4mm，玻纤直径13μm。

对比例4

重量百分比的原料配方（%）：

PPS(重均分子量为40000) 19.5

PA66                                  10.8

氧化镁-L （50μm）           44

氧化镁-S（10μm）            24

1098                                   0.08

168                                     0.16

H3336                                0.16

PETS                                  1.3

加工过程：将PPS、PA66、抗氧剂、及润滑剂共混加入到混合机中混合3~5min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，挤出料条经过切粒机切成颗粒（螺杆转速为200~500r/min，温度为260~300°C），制得PPS复合材料。制样进行性能测试，所得材料力学性能、导热性能测试结果列于表2中。其中，PA66优选为PA66 EPR27，相对粘度2.7。

对比例5

重量百分比的原料配方（%）：

PPS(重均分子量为40000) 19.5

PA6                                    8

玻璃纤维                            20

氧化镁-L （50μm）           33

氧化镁-S（10μm）            18

1098                                   0.1

168                                     0.2

H3336                                0.2

PETS                                  1.0

加工过程：将PPS、PA6、玻璃纤维、氧化镁-L、氧化镁-S、抗氧剂、及润滑剂共混加入到混合机中混合3~5min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，挤出料条经过切粒机切成颗粒（螺杆转速为200~500r/min，温度为260~300°C），制得PPS复合材料。制样进行性能测试，所得材料力学性能、导热性能测试结果列于表2中。其中，玻璃纤维优选为910A，玻纤长度4mm，玻纤直径13μm；PA6优选为PA6 M2000，相对粘度2.0。

本发明实施例1~7和对比例1~5均按照标准要求注塑成测试用的标准样条并进行测试，如表1和表2所示。其中，垂直燃烧按照UL94标准，导热率按照标准ASTM E1461《闪光法测定固体热扩散率的试验方法》，体积电阻率按照标准GB/T1410-2006 《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率实验方法》测试，悬臂梁缺口冲击强度按照标准GB/T 1843《塑料悬臂梁冲击强度的测定》。

表1 绝缘导热PPS复合材料实施例性能测试

表2 绝缘导热PPS复合材料对比例性能测试

实施例1~ 6比较可以看出，采用单一粒径氧化镁时，大粒径氧化镁制备的PPS复合材料导热率较高，小粒径氧化镁制备的PPS复合材料冲击强度较高；采用大粒径氧化镁和小粒径氧化镁复配时，可以获得较高的导热率，同时保持较高的冲击强度。这是由于采用大粒径氧化镁和小粒径氧化镁复配，能够更有效的形成导热网络，从而提高导热率。

实施例3和实施例6比较可以看出，氧化镁的含量影响PPS复合材料的导热率，而且由于PA12含量的增加，使得PPS复合材料的阻燃性能下降。因此，为了使PPS复合材料获得较高的导热率和优良的阻燃性能，需采用高氧化镁含量的导热母粒制备PPS复合材料，并控制导热母粒的添加量。由实施例7可以看出，减少导热母粒的添加量，所制得的PPS复合材料导热率较低。

实施例1~7的PPS复合材料拉条顺利，料条光滑，可加工性良好。而采用直接法的对比例1、对比例2、对比例4和对比例5在加工过程中则容易出现断条现象，这一方面是由于导热填料氧化镁未能很好的浸润，与PPS树脂粘结性差，另一方面是由于导热填料与树脂不易混合均匀带来的下料不均。

实施例3和对比例1比较可以看出，采用导热母粒法不仅可以改善PPS复合材料的加工性能，而且能够提高PPS复合材料的导热率和冲击强度。且对比例1制备的PPS复合材料加工性能一般。

对比例1和对比例2比较可以看出，PA12的加入可以改善PPS复合材料的加工性能，同时提高PPS复合材料的导热率和冲击强度。与对比例1所制备的PPS复合材料相比，对比例2的PPS复合材料容易出现断条现象，可加工性较差。

实施例3和对比例3比较可以看出，加入玻纤可以明显提高PPS复合材料的冲击强度，但由于导热填料氧化镁含量的下降，使得导热率明显下降。

对比例1和对比例4比较可以看出，同样采用直接法，采用PA12制得的PPS复合材料无论在导热率还是冲击强度上都优于PA66制得的PPS复合材料，这是由于PA12流动性更好，能够改善导热填料与PPS的相容性。

对比例3制得PPS复合材料的导热率和冲击强度都比对比例5高，进一步说明PA12以及导热母粒法的优越性。选用PA12作为导热母粒的基础树脂是由于：（1）PA12密度只有1.02g/cm³，是尼龙体系中最小的，选择PA12可以降低导热PPS的重量；（2）PA12吸水率低，尺寸稳定性好；（3）PA12是很好的电气绝缘体，不会因潮湿影响绝缘性能；（4）PA12熔点低（170~180°C），成型加工容易，成型温度范围较宽，非常适合用于密炼法制备导热母粒。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一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%；

润滑剂                          0.5~1.0%。

2.根据权利要求1所述的聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述以PA12为基体的导热母粒由如下重量百分比的各组分组成：

PA12                 13~19%；

小粒径氧化镁        20~65%；

大粒径氧化镁        20~65%；

抗氧剂              0.5~1.0%；

润滑剂              0.5~1.0%。

3.根据权利要求2所述的聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述PA12在190°C，1.0Kg的熔融指数为5~30g/10min。

4.根据权利要求2所述的聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述小粒径氧化镁粒径为5~20μm，大粒径氧化镁粒径为40~60μm。

5.根据权利要求2所述的聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚、亚磷酸酯和铜盐组成的复配抗氧体系。

6.根据权利要求1所述的聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述聚苯硫醚重均分子量为2~6*10⁴。

7.一种制备权利要求1至6任一所述的聚苯硫醚复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1. 以PA12为基体制备导热母粒；

S2. 将19~49.5%聚苯硫醚、50~80%以PA12为基体的导热母粒、和0.5~1.0%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。

8.根据权利要求7所述的聚苯硫醚复合材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的转速为200~500r/min，温度为260~300°C，混合时间为3~5min。

9.根据权利要求7所述的聚苯硫醚复合材料的制备方法，其特征在于，所述以PA12为基体的导热母粒制备方法包括以下步骤：

S11.以重量百分比计，准备以下原料：13~19%PA12、20~65%小粒径氧化镁、20~65%大粒径氧化镁、0.5~1.0%抗氧剂以及0.5~1.0%润滑剂；

S12. 将上述的PA12、氧化剂、润滑剂和大粒径氧化镁加入到加压式翻转密炼机中密炼成团，控制密炼室温度160~200°C，螺杆转速40~100r/min，密炼时间5~15min；所加原料密炼成团后，再把小粒径氧化镁加入到密炼机中，再密炼5~15min，作为备用料；

S13. 将步骤S12的备用料经输送带送到单螺杆挤出机料斗中，通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出，经风冷磨面切粒制成导热母粒。

10.根据权利要求9所述的聚苯硫醚复合材料的制备方法，其特征在于，所述单螺杆挤出机的转速为200~400r/min，温度为180~230°C。