CN108164973B - 一种高介电聚苯醚材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高介电聚苯醚材料及其制备方法和应用，所述聚苯醚材料的制备原料包括如下重量份的组分：30‑70重量份PPO、20‑40重量份耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)发泡母粒、3‑10重量份单壁碳纳米管、0.5‑1.5重量份石墨烯、10‑20重量份高介电填充剂、1‑4重量份增韧剂、0.3‑0.8重量份抗氧剂和0.5‑2重量份润滑剂，本发明的聚苯醚材料具备PPO/HIPS合金的优异的力学性能，热学性能和低的吸水率，并且具有高的介电常数和低介电损耗。

Description

一种高介电聚苯醚材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种聚苯醚材料及其制备方法和应用，尤其涉及一种高介电聚苯醚材料及其制备方法和应用。
背景技术
陶瓷电介质材料具有许多可供利用的性质，如铁电性、压电性、热释电性、铁弹性、光弹性、电致伸缩性和非线性光学特性等。高介电常数的材料意味着具有很好的储存电能和均匀电场的性能，可更好地应用于小体积、大容量的微型电容器、电子计算机记忆元件、热敏电阻等器件中。虽然陶瓷电介质具有很高的介电常数，却具有成型温度高、易脆等缺点，使其应用受到限制。聚合物具有良好的力学性能、优良的冲击性能、良好的电绝缘性、低介电损耗、优越的加工性能以及低成本等优势，然而，其介电常数低。因此，将陶瓷介电体或导电微粒同聚合物复合，所制备的聚合物基介电材料具有高介电常数、低介电损耗、力学性能好、成型加工容易等特点，在很多应用场合有逐步取代陶瓷介电材料的趋势。这类高介电常数高分子电介质已成为当今高新技术的支撑材料，具有非常广泛的应用前景和重要的用途。
目前高介电合金材料的分类为：1、无机导体填料型高介电合金材料。2、铁电陶瓷填料型高介电合金材料。3、有机半导体填料型高介电合金材料。
PPO或PPE又称聚亚苯基氧，化学名称为聚2,6-二甲基-1,4-苯醚。是2,6-二甲基苯酚通氧并在催化剂的作用下进行氧化缩合反应而成的线型聚合物。是世界五大通用工程塑料之一。它具有刚性大、耐热性高、难燃，强度较高电性能优良等优点。另外，PPO还具有耐磨、无毒、耐污染等优点。PPO的介电常数和介电损耗在工程塑料中是最小的品种之一，几乎不受温度，湿度的影响。可用于低、中、高频电场领域(介电常数越小，绝缘性越好)，PPO的负荷变形温度可达190℃以上，脱化温度-170℃。
CN105694423A公开了一种改性聚苯醚材料，由包含以下重量份的组分制成：聚苯醚30～70份、聚苯乙烯12～40份、增强纤维5～30份、填料3～10份、润滑剂0.2～0.7份、抗氧剂0.2～0.5份和偶联剂0.3～1.0份，虽然这种改性的聚苯醚材料具有低的介电损耗，但是其并不能提高其介电常数。
CN 105694424 A公开了一种改性聚苯醚材料，由包含以下重量份的组分制成：聚苯醚30～85份、聚苯乙烯10～42份、增韧剂3～15份、填料5～25份、润滑剂0.2～0.7份和抗氧剂0.2～0.5份，同样这种改性的聚苯醚材料并不能提高其介电常数。
随着技术要求提高，产品的细小化和高储能化，要求材料的介电常数越来越高，同时介电损耗不能太高。由于PPO具有的吸水率极低，尺寸稳定，刚性大、耐热性高、难燃，强度较高电性能优良等优点，而其他材料代替不了PPO的应用。所以开发高介电聚苯醚及其合金材料具有重要意义。
发明内容
针对现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种聚苯醚材料及其制备方法和应用，特别是提供一种高介电聚苯醚材料及其制备方法和应用。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种聚苯醚材料，所述聚苯醚材料的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000021
Figure BDA0001551439740000031
在本发明中，通过在PPO基材中加入HIPS发泡母粒，使聚苯醚材料具有微孔结构，降低材料的介电损耗，单壁碳纳米管、石墨烯以及高介电填充剂的加入，可以协同作用，提高材料的介电常数，并且同时能够保证材料具有较小的介电损耗，在本发明所述材料组分的配合下，使得聚苯醚材料不仅具有优异的力学性能，热学性能和低的吸水率，并且具有高介电常数和低介电损耗。
在本发明中，所述PPO的用量可以为30重量份、35重量份、38重量份、40重量份、45重量份、48重量份、50重量份、52重量份、54重量份、56重量份、58重量份、60重量份、63重量份、65重量份、68重量份或70重量份。
在本发明中，所述耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)发泡母粒的用量可以为20重量份、22重量份、24重量份、26重量份、28重量份、30重量份、32重量份、35重量份、38重量份或40重量份。
在本发明中，所述单壁碳纳米管的用量可以为3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份或10重量份。
优选地，所述单壁碳纳米管为表面接枝极性基团的单壁碳纳米管，所述极性基团优选为磺酸基和/或羧基。
在本发明中，所述石墨烯的用量可以为0.5重量份、0.7重量份、0.9重量份、1重量份、1.2重量份、1.4重量份或1.5重量份。
在本发明中，所述高介电填充剂的用量可以为10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份或20重量份。
在本发明中，所述增韧剂的用量可以为1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份或4重量份。
在本发明中，所述抗氧剂的用量可以为0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份或0.8重量份。
在本发明中，所述润滑剂的用量可以为0.5重量份、0.7重量份、0.9重量份、1重量份、1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份、1.8重量份或2重量份。
在本发明中，所述PPO具有较好的物理性能，可以提高材料的刚性、硬度、耐热性、尺寸稳定性，PPO具有较小的介电常数和介电损耗，并且PPO材料的韧性和流动性较差，需要借助本发明所述其他成分来提高其介电常数和韧性以及流动性。HIPS发泡母粒具有较好韧性和流动性，同时由于HIPS具有发泡效果，能够使PPO合金材料具有微孔结构，降低合金的介电损耗。单壁碳纳米管可以提高材料的介电常数，同时提高材料的刚性和韧性等力学性能。所述石墨烯可以提高材料的介电常数。高介电填充剂同样可以够提高材料的介电常数，同时保证材料的介电损耗比较小。在提高聚苯醚材料的介电常数并保持具有较低介电损耗方面，HIPS发泡母粒、单壁碳纳米管、石墨烯和高介电填充剂之间具有协同增效的效果。
优选地，所述耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000041
Figure BDA0001551439740000051
在本发明中通过将PPO发泡剂与耐冲击性聚苯乙烯制备成发泡母粒，由于PPO发泡剂添加量减少，为了减少PPO发泡剂在双螺杆挤出机中发生发泡作用，保持PPO发泡剂的发泡效果，PPO发泡剂从双螺杆挤出机的侧喂口加入，所以PPO制备成母粒，可以较好控制PPO发泡剂的添加量，同时较好保持PPO发泡剂的发泡效果；再次与PPO混合挤出，提高PPO发泡剂在合金中分散作用，提高材料的均匀性。
在本发明中通过添加PPO发泡剂到聚苯醚材料中，在注塑PPO材料过程中，PPO发泡剂通过物理发泡，使PPO合金结构出现微孔发泡结构，降低材料介电损耗，保证材料具有低介电损耗，使材料具有高介电常数和低介电损耗的电学性能。
在本发明的耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒的制备原料中，所述PPO发泡剂的用量可以为0.5重量份、0.7重量份、1.0重量份、1.3重量份、1.5重量份、1.8重量份、2重量份、2.5重量份、2.8重量份、3重量份、3.5重量份、3.8重量份或4重量份。
在本发明的耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒的制备原料中，所述抗氧剂的用量可以为0.1重量份、0.15重量份、0.2重量份、0.25重量份、0.3重量份、0.35重量份或0.4重量份。
在本发明的耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒的制备原料中，所述润滑剂的用量可以为0.1重量份、0.15重量份、0.2重量份、0.25重量份、0.3重量份、0.35重量份或0.4重量份。
优选地，所述耐冲击性聚苯乙烯为奇美PH-88和/或赛科622P。
在本发明中，所述耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒的制备方法包括以下步骤：
将耐冲击性聚苯乙烯、PPO发泡剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，而后利用单螺杆挤出机挤出、水冷、切粒得到所述耐冲击性聚苯乙烯母粒。
优选地，所述单螺杆挤出机的喂料速度为30-55r/min，例如30r/min、33r/min、35r/min、38r/min、40r/min、44r/min、48r/min、50r/min、53r/min或55r/min。
优选地，所述挤出时挤出机温度设置为：一区温度180-200℃(例如180℃、185℃、190℃、195℃或200℃)，二区温度190-210℃(例如190℃、195℃、200℃、205℃或210℃)，三区温度190-210℃(例如190℃、195℃、200℃、205℃或210℃)，四区温度200-220℃(例如200℃、205℃、210℃、215℃或220℃)，五区温度200-220℃(例如200℃、205℃、210℃、215℃或220℃)，六区温度180-200℃(例如180℃、185℃、190℃、195℃或200℃)，七区温度180-200℃(例如180℃、185℃、190℃、195℃或200℃)，八区温度190-210℃(例如190℃、195℃、200℃、205℃或210℃)。
优选地，所述单螺杆挤出机主机螺杆转速为350-500r/min，例如350r/min、380r/min、400r/min、420r/min、450r/min、480r/min或500r/min。
优选地，所述单壁碳纳米管为表面接枝极性基团，所述极性基团优选磺酸基和/或羧酸基。
优选地，高介电填充剂为钛酸锶钡、钛酸铜钙或碳化钛中的一种或至少两种的组合，进一步优选地，高介电填充剂为钛酸锶钡、钛酸铜钙和碳化钛的复配物。
优选地，所述复配物中钛酸锶钡、钛酸铜钙和碳化钛的复配比例为70-80:10-20:10-20，例如70:20:10、73:15:12、75:18:10、78:12:10、80:10:10、80:15:15、80:18:12、73:13:17、75:20:10、78:18:15等。
在本发明中，所述增韧剂优选SEBS类增韧剂。在本发明中，所述增韧剂可以提高材料的韧性，保证材料不出现脆软现象。
在本发明中，所述抗氧剂为主抗氧剂和辅抗氧剂复配使用。
优选地，所述主抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂1010、受阻胺光稳定剂770、受阻胺光稳定剂622或受阻胺光稳定剂944中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述辅抗氧剂为抗氧剂PL-10和/或抗氧剂168。
在本发明中，所述抗氧剂可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命。
在本发明中，所述润滑剂优选硬质酸酯类高分子化合物，在成型加工时改善树脂的流动性。
另一方面，本发明提供了如上所述聚苯醚材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
将PPO、单壁碳纳米管、石墨烯、高介电填充剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，加入至挤出机的主喂料口；将耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)发泡母粒加入至挤出机的侧喂料口，捏合、挤出、水冷、切粒得到所述聚苯醚材料。
优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机。
优选地，所述挤出时挤出机温度设置为：一区温度220-240℃(例如220℃、225℃、230℃、235℃或240℃)，二区温度230-250℃(例如230℃、235℃、240℃、245℃或250℃)，三区温度240-260℃(例如240℃、245℃、250℃、255℃或260℃)，四区温度240-260℃(例如240℃、245℃、250℃、255℃或260℃)，五区温度240-260℃(例如240℃、245℃、250℃、255℃或260℃)，六区温度230-250℃(例如230℃、235℃、240℃、245℃或250℃)，七区温度230-250℃(例如230℃、235℃、240℃、245℃或250℃)，八区温度240-260℃(例如240℃、245℃、250℃、255℃或260℃)。
优选地，所述双螺杆挤出机主机螺杆转速为300-450r/min，例如350r/min、380r/min、400r/min、420r/min、450r/min、480r/min或500r/min。
优选地，所述主喂料口的主喂料速度为25-45r/min，例如25r/min、28r/min、30r/min、33r/min、35r/min、38r/min、40r/min或45r/min。
优选地，所述侧喂料口的侧喂料速度为15-20r/min，例如15r/min、16r/min、17r/min、18r/min、19r/min或20r/min。
另一方面，本发明提供了如上所述的聚苯醚材料在电学材料制备中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明的聚苯醚材料具备PPO/HIPS合金的优异的力学性能，热学性能和低的吸水率，通过改性后增加合金材料的介电常数，介电常数(1GHz)为6以上，甚至高达8以上，且材料的物理性能下降不是很明显，并且具有低至0.0025以下的介电损耗(1GHz)，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明制备HIPS发泡母粒的工艺流程示意图。
图2为本发明制备聚苯醚材料的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中，聚苯醚材料的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000091
其中耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000092
其中高介电填充剂为钛酸锶钡、钛酸铜钙和碳化钛的复配物，复配比例为80:10:10，所述抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂PL-10的混合物。
所述聚苯醚材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将耐冲击性聚苯乙烯、PPO发泡剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，而后利用单螺杆挤出机挤出、水冷、切粒得到所述耐冲击性聚苯乙烯母粒，其工艺流程如图1所示；其中单螺杆挤出机的喂料转速为50r/min，主机螺杆转速为400r/min，挤出时挤出机温度设置为：一区温度190℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度210℃，五区温度210℃，六区温度190℃，七区温度190℃，八区温度200℃；
(2)将PPO、单壁碳纳米管、石墨烯、高介电填充剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，加入至挤出机的主喂料口；将耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)发泡母粒加入至挤出机的侧喂料口，捏合、挤出、水冷、切粒得到所述聚苯醚材料，其工艺流程如图2所示，其中挤出机主机螺杆转速为400r/min，主喂料口的主喂料转速为40r/min，侧喂料口的侧喂料转速为20r/min；所述挤出时挤出机温度设置为：一区温度230℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度250℃。
实施例2
在本实施例中，聚苯醚材料的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000101
其中高介电填充剂为钛酸锶钡、钛酸铜钙和碳化钛的复配物，复配比例为80:10:10，所述抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂PL-10的混合物。
其中耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000111
所述聚苯醚材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将耐冲击性聚苯乙烯、PPO发泡剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，而后利用单螺杆挤出机挤出、水冷、切粒得到所述耐冲击性聚苯乙烯母粒，其工艺流程如图1所示；其中单螺杆挤出机的喂料转速为50r/min，主机螺杆转速为400r/min，挤出时挤出机温度设置为：一区温度190℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度210℃，五区温度210℃，六区温度190℃，七区温度190℃，八区温度200℃；
(2)将PPO、单壁碳纳米管、石墨烯、高介电填充剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，加入至挤出机的主喂料口；将耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)发泡母粒加入至挤出机的侧喂料口，捏合、挤出、水冷、切粒得到所述聚苯醚材料，其工艺流程如图2所示，其中挤出机主机螺杆转速为400r/min，主喂料口的主喂料转速为40r/min，侧喂料口的侧喂料转速为20r/min；所述挤出时挤出机温度设置为：一区温度230℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度250℃。
实施例3
在本实施例中，聚苯醚材料的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000112
Figure BDA0001551439740000121
其中高介电填充剂为钛酸锶钡、钛酸铜钙和碳化钛的复配物，复配比例为80:10:10，所述抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂PL-10的混合物。
其中耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000122
所述聚苯醚材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将耐冲击性聚苯乙烯、PPO发泡剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，而后利用单螺杆挤出机挤出、水冷、切粒得到所述耐冲击性聚苯乙烯母粒，其工艺流程如图1所示；其中单螺杆挤出机的喂料转速为50r/min，主机螺杆转速为400r/min，挤出时挤出机温度设置为：一区温度190℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度210℃，五区温度210℃，六区温度190℃，七区温度190℃，八区温度200℃；
(2)将PPO、单壁碳纳米管、石墨烯、高介电填充剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，加入至挤出机的主喂料口；将耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)发泡母粒加入至挤出机的侧喂料口，捏合、挤出、水冷、切粒得到所述聚苯醚材料，其工艺流程如图2所示，其中挤出机主机螺杆转速为400r/min，主喂料口的主喂料转速为40r/min，侧喂料口的侧喂料转速为20r/min；所述挤出时挤出机温度设置为：一区温度230℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度250℃。
实施例4
在本实施例中，聚苯醚材料的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000131
其中耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000132
其中高介电填充剂为钛酸锶钡、钛酸铜钙和碳化钛的复配物，复配比例为80:10:10，所述抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂PL-10的混合物。
所述聚苯醚材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将耐冲击性聚苯乙烯、PPO发泡剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，而后利用单螺杆挤出机挤出、水冷、切粒得到所述耐冲击性聚苯乙烯母粒，其工艺流程如图1所示；其中单螺杆挤出机的喂料转速为50r/min，主机螺杆转速为400r/min，挤出时挤出机温度设置为：一区温度190℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度210℃，五区温度210℃，六区温度190℃，七区温度190℃，八区温度200℃；
(2)将PPO、单壁碳纳米管、石墨烯、高介电填充剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，加入至挤出机的主喂料口；将耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)发泡母粒加入至挤出机的侧喂料口，捏合、挤出、水冷、切粒得到所述聚苯醚材料，其工艺流程如图2所示，其中挤出机主机螺杆转速为400r/min，主喂料口的主喂料转速为40r/min，侧喂料口的侧喂料转速为20r/min；所述挤出时挤出机温度设置为：一区温度230℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度250℃。
实施例5
在本实施例中，聚苯醚材料的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000141
Figure BDA0001551439740000151
其中耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000152
其中高介电填充剂为钛酸锶钡、钛酸铜钙和碳化钛的复配物，复配比例为80:10:10，所述抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂PL-10的混合物。
所述聚苯醚材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将耐冲击性聚苯乙烯、PPO发泡剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，而后利用单螺杆挤出机挤出、水冷、切粒得到所述耐冲击性聚苯乙烯母粒，其工艺流程如图1所示；其中单螺杆挤出机的喂料转速为50r/min，主机螺杆转速为400r/min，挤出时挤出机温度设置为：一区温度190℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度210℃，五区温度210℃，六区温度190℃，七区温度190℃，八区温度200℃；
(2)将PPO、单壁碳纳米管、石墨烯、高介电填充剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，加入至挤出机的主喂料口；将耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)发泡母粒加入至挤出机的侧喂料口，捏合、挤出、水冷、切粒得到所述聚苯醚材料，其工艺流程如图2所示，其中挤出机主机螺杆转速为400r/min，主喂料口的主喂料转速为40r/min，侧喂料口的侧喂料转速为20r/min；所述挤出时挤出机温度设置为：一区温度230℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度250℃。
实施例6
在本实施例中，聚苯醚材料的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000161
其中高介电填充剂为钛酸锶钡、钛酸铜钙和碳化钛的复配物，复配比例为80:10:10，所述抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂PL-10的混合物。
其中耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000162
所述聚苯醚材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将耐冲击性聚苯乙烯、PPO发泡剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，而后利用单螺杆挤出机挤出、水冷、切粒得到所述耐冲击性聚苯乙烯母粒，其工艺流程如图1所示；其中单螺杆挤出机的喂料转速为50r/min，主机螺杆转速为400r/min，挤出时挤出机温度设置为：一区温度190℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度210℃，五区温度210℃，六区温度190℃，七区温度190℃，八区温度200℃；
(2)将PPO、单壁碳纳米管、石墨烯、高介电填充剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，加入至挤出机的主喂料口；将耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)发泡母粒加入至挤出机的侧喂料口，捏合、挤出、水冷、切粒得到所述聚苯醚材料，其工艺流程如图2所示，其中挤出机主机螺杆转速为400r/min，主喂料口的主喂料转速为40r/min，侧喂料口的侧喂料转速为20r/min；所述挤出时挤出机温度设置为：一区温度230℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度250℃。
实施例7
在本实施例中，聚苯醚材料的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000171
其中高介电填充剂为钛酸锶钡、钛酸铜钙和碳化钛的复配物，复配比例为80:10:10，所述抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂PL-10的混合物。
其中耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000181
所述聚苯醚材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将耐冲击性聚苯乙烯、PPO发泡剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，而后利用单螺杆挤出机挤出、水冷、切粒得到所述耐冲击性聚苯乙烯母粒，其工艺流程如图1所示；其中单螺杆挤出机的喂料转速为50r/min，主机螺杆转速为400r/min，挤出时挤出机温度设置为：一区温度190℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度210℃，五区温度210℃，六区温度190℃，七区温度190℃，八区温度200℃；
(2)将PPO、单壁碳纳米管、石墨烯、高介电填充剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，加入至挤出机的主喂料口；将耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)发泡母粒加入至挤出机的侧喂料口，捏合、挤出、水冷、切粒得到所述聚苯醚材料，其工艺流程如图2所示，其中挤出机主机螺杆转速为400r/min，主喂料口的主喂料转速为40r/min，侧喂料口的侧喂料转速为20r/min；所述挤出时挤出机温度设置为：一区温度230℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度250℃。
实施例8
在本实施例中，聚苯醚材料的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000182
Figure BDA0001551439740000191
其中高介电填充剂为钛酸锶钡、钛酸铜钙和碳化钛的复配物，复配比例为80:10:10，所述抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂PL-10的混合物。
其中耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000192
所述聚苯醚材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将耐冲击性聚苯乙烯、PPO发泡剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，而后利用单螺杆挤出机挤出、水冷、切粒得到所述耐冲击性聚苯乙烯母粒，其工艺流程如图1所示；其中单螺杆挤出机的喂料转速为50r/min，主机螺杆转速为400r/min，挤出时挤出机温度设置为：一区温度190℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度210℃，五区温度210℃，六区温度190℃，七区温度190℃，八区温度200℃；
(2)将PPO、单壁碳纳米管、石墨烯、高介电填充剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，加入至挤出机的主喂料口；将耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)发泡母粒加入至挤出机的侧喂料口，捏合、挤出、水冷、切粒得到所述聚苯醚材料，其工艺流程如图2所示，其中挤出机主机螺杆转速为400r/min，主喂料口的主喂料转速为40r/min，侧喂料口的侧喂料转速为20r/min；所述挤出时挤出机温度设置为：一区温度230℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度250℃。
实施例9
在本实施例中，聚苯醚材料的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000201
其中高介电填充剂为钛酸锶钡、钛酸铜钙和碳化钛的复配物，复配比例为80:10:10，所述抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂PL-10的混合物。
其中耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000202
所述聚苯醚材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将耐冲击性聚苯乙烯、PPO发泡剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，而后利用单螺杆挤出机挤出、水冷、切粒得到所述耐冲击性聚苯乙烯母粒，其工艺流程如图1所示；其中单螺杆挤出机的喂料转速为50r/min，主机螺杆转速为400r/min，挤出时挤出机温度设置为：一区温度190℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度210℃，五区温度210℃，六区温度190℃，七区温度190℃，八区温度200℃；
(2)将PPO、单壁碳纳米管、石墨烯、高介电填充剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，加入至挤出机的主喂料口；将耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)发泡母粒加入至挤出机的侧喂料口，捏合、挤出、水冷、切粒得到所述聚苯醚材料，其工艺流程如图2所示，其中挤出机主机螺杆转速为400r/min，主喂料口的主喂料转速为40r/min，侧喂料口的侧喂料转速为20r/min；所述挤出时挤出机温度设置为：一区温度230℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度250℃。
实施例10
在本实施例中，聚苯醚材料的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000211
Figure BDA0001551439740000221
其中高介电填充剂为钛酸锶钡、钛酸铜钙和碳化钛的复配物，复配比例为80:10:10，所述抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂PL-10的混合物。
其中耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001551439740000222
所述聚苯醚材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将耐冲击性聚苯乙烯、PPO发泡剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，而后利用单螺杆挤出机挤出、水冷、切粒得到所述耐冲击性聚苯乙烯母粒，其工艺流程如图1所示；其中单螺杆挤出机的喂料转速为50r/min，主机螺杆转速为400r/min，挤出时挤出机温度设置为：一区温度190℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度210℃，五区温度210℃，六区温度190℃，七区温度190℃，八区温度200℃；
(2)将PPO、单壁碳纳米管、石墨烯、高介电填充剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，加入至挤出机的主喂料口；将耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)发泡母粒加入至挤出机的侧喂料口，捏合、挤出、水冷、切粒得到所述聚苯醚材料，其工艺流程如图2所示，其中挤出机主机螺杆转速为400r/min，主喂料口的主喂料转速为40r/min，侧喂料口的侧喂料转速为20r/min；所述挤出时挤出机温度设置为：一区温度230℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度250℃。
对比例1
与实施例1不同之处仅在于，聚苯醚材料的制备原料中不使用耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)发泡母粒，而替换为PPO发泡剂。
对比例2
与实施例1不同之处仅在于，将聚苯醚材料的制备原料中的单壁碳纳米管替换为多壁碳纳米管。
对比例3
与实施例1不同之处仅在于，与实施例1不同之处仅在于，聚苯醚材料的制备原料中不使用单壁碳纳米管，石墨烯和高介电填充剂的总重量份为实施例1中单壁碳纳米管、石墨烯和高介电填充剂的总重量份即20.5重量份，石墨烯和高介电填充剂的重量比与实施例1中相同。
对比例4
与实施例1不同之处仅在于，与实施例1不同之处仅在于，聚苯醚材料的制备原料中不使用石墨烯，单壁碳纳米管和高介电填充剂的总重量份为实施例1中单壁碳纳米管、石墨烯和高介电填充剂的总重量份即20.5重量份，单壁碳纳米管和高介电填充剂的重量比与实施例1中相同。
对比例5
与实施例1不同之处仅在于，与实施例1不同之处仅在于，聚苯醚材料的制备原料中不使用高介电填充剂，单壁碳纳米管和石墨烯的总重量份为实施例1中单壁碳纳米管、石墨烯和高介电填充剂的总重量份即20.5重量份，单壁碳纳米管和石墨烯的重量比与实施例1中相同。
表1
Figure BDA0001551439740000241
由表1数据可以看出，本发明的聚苯醚材料能够在具有较高介电常数的同时，具有低的介电损耗，并且具有优异的力学性能和热学性能，而对比例的聚苯醚材料并不能实现在具有较高介电常数和较低介电损耗的同时具有良好力学性能和热学性能等综合水平的提高。
本发明通过上述实施例来说明本发明的聚苯醚材料及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (19)

1.一种聚苯醚材料，其特征在于，所述聚苯醚材料的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure FDA0002863839120000011
所述耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒的制备原料包括如下重量份的组分：
Figure FDA0002863839120000012
所述高介电填充剂为钛酸锶钡、钛酸铜钙和碳化钛的复配物；
所述复配物中钛酸锶钡、钛酸铜钙和碳化钛的复配比例为70-80:10-20:10-20。
2.根据权利要求1所述的聚苯醚材料，其特征在于，所述单壁碳纳米管为表面接枝极性基团的单壁碳纳米管。
3.根据权利要求2所述的聚苯醚材料，其特征在于，所述极性基团为磺酸基和/或羧基。
4.根据权利要求1所述的聚苯醚材料，其特征在于，所述耐冲击性聚苯乙烯为奇美PH-88和/或赛科622P。
5.根据权利要求1所述的聚苯醚材料，其特征在于，所述耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒的制备方法包括以下步骤：
将耐冲击性聚苯乙烯、PPO发泡剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，而后利用单螺杆挤出机挤出、水冷、切粒得到所述耐冲击性聚苯乙烯母粒。
6.根据权利要求5所述的聚苯醚材料，其特征在于，所述单螺杆挤出机的喂料转速为30-55r/min。
7.根据权利要求5所述的聚苯醚材料，其特征在于，所述单螺杆挤出机的主机螺杆转速为350-500r/min。
8.根据权利要求5所述的聚苯醚材料，其特征在于，所述挤出时挤出机温度设置为：一区温度180-200℃，二区温度190-210℃，三区温度190-210℃，四区温度200-220℃，五区温度200-220℃，六区温度180-200℃，七区温度180-200℃，八区温度190-210℃。
9.根据权利要求1所述的聚苯醚材料，其特征在于，所述抗氧剂为主抗氧剂和辅抗氧剂复配使用。
10.根据权利要求9所述的聚苯醚材料，其特征在于，所述主抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂1010、受阻胺光稳定剂770、受阻胺光稳定剂622或受阻胺光稳定剂944中的任意一种或至少两种的组合。
11.根据权利要求9所述的聚苯醚材料，其特征在于，所述辅抗氧剂为抗氧剂PL-10和/或抗氧剂168。
12.根据权利要求1所述的聚苯醚材料，其特征在于，所述润滑剂为硬质酸酯类高分子化合物。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的聚苯醚材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将PPO、单壁碳纳米管、石墨烯、高介电填充剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，加入至挤出机的主喂料口；将耐冲击性聚苯乙烯发泡母粒加入至挤出机的侧喂料口，捏合、挤出、水冷、切粒得到所述聚苯醚材料。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述挤出机为双螺杆挤出机。
15.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述挤出时挤出机温度设置为：一区温度220-240℃，二区温度230-250℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度230-250℃，七区温度230-250℃，八区温度240-260℃。
16.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述挤出机主机螺杆转速为300-450r/min。
17.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述主喂料口的主喂料转速为25-45r/min。
18.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述侧喂料口的侧喂料转速为15-20r/min。
19.根据权利要求1-12中任一项所述的聚苯醚材料在电学材料制备中的应用。
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