CN108084629A - 一种电子元件塑料板塑料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子元件塑料板及其制备方法，通过将氧化石墨烯、聚4‑甲基‑1‑戊烯、阻燃剂分别改性后加入润滑剂、抗氧剂共混得到电子元件塑料板塑料。该制备方法突破了常规机械用高强度塑料韧性差的技术缺陷，通过加入石墨烯，改进分散工艺，将石墨烯与聚4‑甲基‑1‑戊烯较好的结合，从而提高本发明制备的电子元件塑料板塑料的耐腐蚀性及强度，并且该制备方法简单，原料易得，制备的电子元件塑料板制品安全环保，具有较好的推广应用价值。

Description

一种电子元件塑料板塑料及制备方法
技术领域
本发明涉及塑料制备领域，特别是一种电子元件塑料板及其制备方法。
背景技术
目前我国使用的电气外壳料依旧以聚氯乙烯为主，然而，含卤电缆在受热时易熔融，在发生火灾时产生的有毒气体以严重威胁到火灾受害者的健康，同时也给救援工作带来阻碍。同时利用聚氯乙烯制备的电气外壳，在电气长期工作状态下发热，也易产生有害气味危害人们健康。
聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，是目前所有塑料中最轻的品种之一，其耐热性好，连续使用温度可达到110～120℃；化学性能好，几乎不吸水，与绝大多数化学药品不反应，质地纯净，无毒性；既可用作橡胶，又可用作热塑性弹性体，还可用作塑料的抗冲击改性剂及增韧剂，低温韧性好，性价比高，在许多场合正逐渐替代乙丙橡胶，被广泛用于塑料改性。由于聚烯烃质地轻，因此其机械强度相对较弱，耐腐蚀性弱，目前暂未应用于精密电子元件上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子元件塑料板塑料及其制备方法，以满足日益增长的无卤电缆料的需求。
本发明是通过以下技术方案实现的：电子元件塑料板塑料的制备方法包括如下步骤：
S1.聚烯烃改性：将氧化石墨烯加入分散剂超声分散后加入马来酸酐、聚4-甲基-1-戊烯、引发剂搅拌，待溶解完全，通过双螺杆挤出机熔融共混得到改性聚烯烃；
S2.阻燃剂改性：将金属化合阻燃剂、硼硅阻燃剂干燥后加入硅烷偶联剂、分散剂、无水乙醇待反应完全，超声处理，待乙醇挥发完全，干燥即得改性阻燃剂；
S3.备料：将改性聚烯烃、改性阻燃剂、润滑剂、抗氧剂放入到高速混合机内共混，静置3天，得到混合料待用；
S4.制备：将步骤S3中的混合料通过三螺杆挤出机熔融共混得到电子元件塑料板塑料。
优选地，所述改性聚烯烃中各组分份数为聚4-甲基-1-戊烯30～50份、氧化石墨烯16～26份、马来酸酐1～5份、分散剂20～30份、引发剂0.1～3份。
优选地，所述改性阻燃剂中各组分份数为金属化合阻燃剂10～20份、硼硅阻燃剂5～15份、硅烷偶联剂6～9份、分散剂1～3份、无水乙醇5～10份。
优选地，所述润滑剂为硅油、硅酸酯、磷酸酯、氟油、聚乙烯蜡中的一种或多种。
优选地，所述抗氧剂为双十二碳醇酯、双十四碳醇酯、双十八碳醇酯中的一种。
优选地，所述分散剂为乙醇、甲醇、丙酮中的一种。
优选地，硼硅阻燃剂为硼酸锌与硅树脂、聚硅硼氧烷中的两种；金属化合阻燃剂为氢氧化镁与氢氧化铝按1:1比例混合。
优选地，所述引发剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺中的一种或几种。
优选地，所述的硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明制备的电子元件塑料板塑料中加入氧化石墨烯，氧化石墨烯在水中具有优越的分散性，但是，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团，有效解决了聚烯烃与其他材料的相溶性，使得聚烯烃能与多种化合物接枝反应，同时加快了原料反应速率，大大缩小了反应时间，开阔了聚烯烃塑料板在精密电子元件中的应用。
经过氧化处理后，氧化石墨仍保持石墨的层状结构，因此与马来酸酐接枝聚烯烃相溶后有效解增强了聚烯烃的耐热性和抗老化性。聚4-甲基-1-戊烯它是最轻的合成树脂，透明度高达90％；绝缘性好，体积电阻与聚四氟乙烯相仿，耐腐蚀，通过氧化石墨烯修饰后其耐光氧老化性增强，同时耐冲击性和耐应力开裂性也有所提高。
本发明利用聚烯烃是无卤的非极性聚合物，接枝改性后能与多种材料相容，与氧化石墨烯相容后有良好的机械物理性能、电气性能和极佳的混炼与挤出工艺性能的的优点，通过特殊的改性工艺，采用先进的三螺杆挤出熔融共混工艺，得到耐高温、耐磨、阻燃等级高、电子元件塑料板塑料，可以有效的代替先市场占主流的聚氯乙烯塑料，同时具备安全环保、性能稳定、使用寿命长等特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。除非特别说明，本发明实施例使用的各种原料均可以通过常规市购得到，或根据本领域的常规方法制备得到，所用设备为实验常用设备。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。以下通过实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
一种电子元件塑料板塑料的制备方法包括如下步骤：
S1.聚烯烃改性：将5份氧化石墨烯加入20份乙醇超声分散后加入1份马来酸酐、30份聚4-甲基-1-戊烯、0.1份聚乙烯吡咯烷酮搅拌至聚4-甲基-1-戊烯完全溶解，经过1900r/min高速混合机共混12min，通过双螺杆挤出机熔融共混得到改性聚合物，控制机头温度192℃，机头压力3MPa，螺杆转速98r/min得到改性聚烯烃；
S2.阻燃剂改性：将10份金属化合阻燃剂、5份硼硅阻燃剂在105℃的恒温烘箱中干燥24h后加入6份硅烷偶联剂、1份丙酮、3份无水乙醇超声处理3小时，待反应完全、乙醇挥发完全，置于105℃的恒温烘箱中干燥36h即得改性阻燃剂；
S3.备料：将改性聚烯烃、改性阻燃剂、润滑剂5份、抗氧剂8份放入到1900r/min高速混合机内共混，静置3天，得到混合料待用；
S4.制备：将步骤S3中的混合料通过三螺杆挤出机熔融共混，控制机头温度190℃，机头压力10MPa，螺杆转速80～100r/min，得到电子元件塑料板。
实施例2
一种电子元件塑料板塑料的制备方法包括如下步骤：
S1.聚烯烃改性：将7份氧化石墨烯加入22份乙醇超声分散后加入2份马来酸酐、35份聚4-甲基-1-戊烯、1份十二烷基苯磺酸钠搅拌待聚4-甲基-1-戊烯溶解完全，经过1900r/min高速混合机共混12min，通过双螺杆挤出机熔融共混得到改性聚合物，控制机头温度192℃，机头压力3MPa，螺杆转速98r/min得到改性聚烯烃；
S2.阻燃剂改性：将12份金属化合阻燃剂、8份硼硅阻燃剂在105℃的恒温烘箱中干燥24h后加入7份硅烷偶联剂、2份丙酮、4份无水乙醇超声处理3小时，待反应完全、乙醇挥发完全，置于105℃的恒温烘箱中干燥36h即得改性基础阻燃剂；
S3.备料：将改性聚烯烃、改性阻燃剂、润滑剂5份、抗氧剂8份放入到1900r/min高速混合机内共混，静置3天，得到混合料待用；
S4.制备：将步骤S3中的混合料通过三螺杆挤出机熔融共混，控制机头温度190℃，机头压力10MPa，螺杆转速80～100r/min，得到电子元件塑料板。
实施例3
一种电子元件塑料板塑料的制备方法包括如下步骤：
S1.聚烯烃改性：将9份氧化石墨烯加入25份甲醇超声分散后加入3份马来酸酐、45份聚4-甲基-1-戊烯、2份十二烷基苯磺酸钠搅拌待聚4-甲基-1-戊烯完全溶解，经过1900r/min高速混合机共混12min，通过双螺杆挤出机熔融共混得到改性聚合物，控制机头温度192℃，机头压力3MPa，螺杆转速98r/min得到改性聚烯烃；
S2.阻燃剂改性：将15份金属化合阻燃剂、10份硼硅阻燃剂在105℃的恒温烘箱中干燥24h后加入8份硅烷偶联剂、2份丙酮、6份无水乙醇超声处理3小时，待反应完全、乙醇挥发完全，置于105℃的恒温烘箱中干燥36h即得改性基础阻燃剂；
S3.备料：将改性聚烯烃、改性阻燃剂、润滑剂5份、抗氧剂8份放入到1900r/min高速混合机内共混，静置3天，得到混合料待用；
S4.制备：将步骤S3中的混合料通过三螺杆挤出机熔融共混，控制机头温度190℃，机头压力10MPa，螺杆转速80～100r/min，得到电子元件塑料板。
实施例4
一种电子元件塑料板塑料的制备方法包括如下步骤：
S1.聚烯烃改性：将12份氧化石墨烯加入30份丙酮、5份马来酸酐、50份聚4-甲基-1-戊烯、3份十二烷基苯磺酸钠搅拌待聚4-甲基-1-戊烯溶解完全，经过1900r/min高速混合机共混12min，通过双螺杆挤出机熔融共混得到改性聚合物，控制机头温度192℃，机头压力3MPa，螺杆转速98r/min得到改性聚烯烃；
S2.阻燃剂改性：将20份金属化合阻燃剂、10份硼硅阻燃剂在105℃的恒温烘箱中干燥24h后加入9份硅烷偶联剂、3份丙酮、8份无水乙醇超声处理3小时，待反应完全、乙醇挥发完全，置于105℃的恒温烘箱中干燥36h即得改性基础阻燃剂；
S3.备料：将改性聚烯烃、改性阻燃剂、润滑剂5份、抗氧剂8份放入到1900r/min高速混合机内共混，静置3天，得到混合料待用；
S4.制备：将步骤S3中的混合料通过三螺杆挤出机熔融共混，控制机头温度190℃，机头压力10MPa，螺杆转速80～100r/min，得到电子元件塑料板。
对比例1
一种电子元件塑料板的制备方法包括如下步骤：
S1.聚烯烃改性：将5份马来酸酐、50份聚4-甲基-1-戊烯、3份十二烷基苯磺酸钠加入30份乙醇中，经过1900r/min高速混合机共混12min，通过双螺杆挤出机熔融共混得到改性聚合物，控制机头温度192℃，机头压力3MPa，螺杆转速98r/min得到改性聚烯烃；
S2.阻燃剂改性：将20份金属化合阻燃剂、10份硼硅阻燃剂在105℃的恒温烘箱中干燥24h后加入3份硅烷偶联剂、3份THF、8份无水乙醇超声处理3小时，待反应完全、乙醇挥发完全，置于105℃的恒温烘箱中干燥36h即得改性基础阻燃剂；
S3.备料：将改性聚烯烃、改性阻燃剂、润滑剂5份、抗氧剂8份放入到1900r/min高速混合机内共混，静置3天，得到混合料待用；
S4.制备：将步骤S3中的混合料通过三螺杆挤出机熔融共混，控制机头温度190℃，机头压力10MPa，螺杆转速80～100r/min，得到电子元件塑料板塑料。
对比例2
S1.聚烯烃改性：将8份氧化石墨烯加入30份乙醇、50份聚4-甲基-1-戊烯、3份十二烷基苯磺酸钠，经过1900r/min高速混合机共混12min，通过双螺杆挤出机熔融共混得到改性聚合物，控制机头温度192℃，机头压力3MPa，螺杆转速98r/min得到改性聚烯烃；
S2.阻燃剂制备：将20份金属化合阻燃剂、3份硅烷偶联剂、3份THF、硼硅阻燃剂、3份硅烷偶联剂、3份分散剂、无水乙醇8份超声处理3小时，待反应完全、乙醇挥发完全，置于105℃的恒温烘箱中干燥36h即得阻燃剂。
S3.备料：将改性聚烯烃、阻燃剂、润滑剂5份、抗氧剂8份放入到1900r/min高速混合机内共混，静置3天，得到混合料待用；
S4.制备：将步骤S3中的混合料通过三螺杆挤出机熔融共混，控制机头温度190℃，机头压力10MPa，螺杆转速80～100r/min，得到电子元件塑料板塑料。
检测例1
对实施例1～4和对比例1～2中制得的塑料按照GB/T1040.3-2006检测抗拉强度及断裂伸长率，用GB/T1043.1-2008检测冲击韧性，结果见表1。
表1
检测例2
对实施例1～4和对比例1～2中制得的塑料板使用不同浓度的盐酸浸泡，检测抗腐蚀性，结果见表2。
表2
由表格数据可知本发明制备的电子元件用塑料板其耐腐蚀性、耐热性和强度都远远优于对比例组。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
马丁耐热温度的测定是在马丁耐热烘箱内进行的
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (3)

1.一种电子元件塑料板的制备方法，其特征在于：其制备包括如下步骤：
S1.聚烯烃改性：将氧化石墨烯加入分散剂超声分散后加入马来酸酐、聚4-甲基-1-戊烯、引发剂搅拌，待溶解完全，通过双螺杆挤出机熔融共混得到改性聚烯烃；S2.阻燃剂改性：将金属化合阻燃剂、硼硅阻燃剂干燥后加入硅烷偶联剂、分散剂、无水乙醇待反应完全，超声处理，待乙醇挥发完全，干燥即得改性阻燃剂；
S3.备料：将改性聚烯烃、改性阻燃剂、润滑剂、抗氧剂放入到高速混合机内共混，静置3天，得到混合料待用；
S4.制备：将步骤S3中的混合料通过三螺杆挤出机熔融共混得到电子元件塑料板塑料。
2.根据权利要求1所述的电子元件塑料板，其特征在于：所述改性聚烯烃中各组分份数为聚4-甲基-1-戊烯30~50份、氧化石墨烯5~12份、马来酸酐1~5份、分散剂20~30份、引发剂0.1~3份。
3.根据权利要求1所述的电子元件塑料板，其特征在于：所述改性阻燃剂中各组分份数为金属化合阻燃剂10~20份、硼硅阻燃剂5~15份、硅烷偶联剂6~9份、分散剂1~3份、无水乙醇5~10份。
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