CN108250717A - 低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料及其制备方法 - Google Patents

低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料及其制备方法 Download PDF

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CN108250717A CN201611247775.4A CN201611247775A CN108250717A CN 108250717 A CN108250717 A CN 108250717A CN 201611247775 A CN201611247775 A CN 201611247775A CN 108250717 A CN108250717 A CN 108250717A
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Abstract

本发明提供了一种低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料及其制备方法，低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料包括：17‐54份聚苯醚、15‐45份聚苯硫醚、8‐25份钛白粉、2‐15份相容剂、5‐15份增韧剂、5‐12份耐磨助剂和0.2‐0.5份抗氧剂。本发明的原料中耐磨助剂的加入不仅可以改善产品的耐磨性能，而且对其介电损耗没有负面影响，可以保持产品的介电损耗在0.0025以下，最终使得本发明制备的产品具有低介电损耗、良好的耐磨性能、良好的耐腐蚀性、绝缘性、很好的强度和较高的缺口冲击强度等特点，从而使得其可以广泛应用于通讯领域。

Description

低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料及其制备方法。
背景技术
随着社会的进步和科技的发展，人们的生活越来越便利，同时人们对环境的关注度也越来越高。聚苯醚(PPO)是一种性能优异的热塑性工程塑料，其电性能尤其突出，PPO分子结构中无强极性基团，因此，其电性能稳定，可在广泛的温度及频率范围内保持良好的电性能。其介电常数和介电损耗角正切是工程塑料中最小的，几乎不受温度、湿度及频率的影响；但PPO也有一些缺点，如耐溶剂性差、制品容易发生应力开裂和缺口冲击强度低等。PPO耐光性差，长时间在阳光或荧光灯下使用，产品易变色，导致其颜色发黄，原因是紫外线能使芳香醚的链结合分裂所致；另外一个致命的缺点是其流动性差，导致成型加工困难，由于PPO分子链的刚性较大和熔体黏度较高，从而影响了PPO的推广应用。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，首要目的是提供一种低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料。
本发明的第二个目的在于提供一种低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料的制备方法。
为达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料，其包括：
优选地，相容剂选自聚苯乙烯、聚苯醚接枝马来酸酐或环氧树脂中的一种以上。
优选地，增韧剂选自乙烯、马来酸酐和甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元共聚物、乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物或氢化苯乙烯、丁二烯和苯乙烯的嵌段共聚物中的一种以上。
优选地，耐磨助剂选自聚四氟乙烯或粘均分子量为1.0×106‐5.0×106的聚乙烯中的一种以上。
优选地，抗氧剂选自四[β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或三[2,4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种以上。
一种上述的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)、将17‐54份聚醚、15‐45份聚苯硫醚、8‐25份钛白粉、2‐15份相容剂、5‐15份增韧剂、5‐12份耐磨助剂和0.2‐0.5份抗氧剂在高速混合机内混合，得到混合物；
(2)、将混合物经螺杆挤出机拉条切粒，得到低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料。
优选地，步骤(1)中，高速混合机的转速为800‐1000rpm。
优选地，步骤(1)中，混合的温度为40‐80℃，时间为3‐10min。
优选地，步骤(2)中，螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。
优选地，步骤(2)中，螺杆挤出机中进料段的温度为250‐270℃，塑化段的温度为280‐300℃，出料段的温度为270‐290℃。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
第一、本发明的原料中加入钛白粉，一方面可以提高产品的耐候性，另一方面可以提高产品的耐磨性能，同时也不影响产品的介电损耗；另外，本发明的原料中耐磨助剂的加入不仅可以改善产品的耐磨性能，而且对其介电损耗没有负面影响，可以保持产品的介电损耗在0.0025以下。
第二、本发明制备的产品具有低介电损耗、良好的耐磨性能、良好的耐腐蚀性、绝缘性、很好的强度和较高的缺口冲击强度等特点，从而使得其可以广泛应用于通讯领域。
第三、本发明制备的产品保留了聚苯醚(PPO)和聚苯硫醚(PPS)耐热性高的优点，加入钛白粉和耐磨助剂等填料后热变形温度可达180℃，使得其可耐260℃以上的高温；另外，本发明的产品的成型工艺简单，从而节约了加工成本和能量损耗。
总之，低介电损耗耐磨PPO和PPS的复合材料具有PPS和PPO各自的优点，诸如耐高温、耐化学腐蚀、较高的机械性能和电性能，同时克服了PPS性脆、熔体粘度过低和注塑飞边溢出不易成型等缺点，以及PPO不耐溶剂和熔体粘度过大等缺点；此产品除了保持PPS优越的性能以外，还吸收了PPO收缩率低、制品表面光泽和电性能优异等特点，使得其耐热性能介于通用工程塑料和特种工程塑料之间。
具体实施方式
本发明提供了一种低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料及其制备方法。
<低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料>
一种低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料，其包括：
其中，相容剂可以选自聚苯乙烯(PS)、聚苯醚接枝马来酸酐(PPO‐g‐MAH)或环氧树脂中的一种以上。
增韧剂可以选自乙烯、马来酸酐和甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元共聚物(EMG)、乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物(EMA)或氢化苯乙烯、丁二烯和苯乙烯的嵌段共聚物(SEBS)中的一种以上。
耐磨助剂可以选自聚四氟乙烯(PTFE)或粘均分子量为1.0×106‐5.0×106的聚乙烯(UHMWPE)中的一种以上。
抗氧剂可以选自四[β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(1076)或三[2,4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)中的一种以上。
<低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料的制备方法>
一种低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)、将17‐54份聚醚、15‐45份聚苯硫醚、8‐25份钛白粉、2‐15份相容剂、5‐15份增韧剂、5‐12份耐磨助剂和0.2‐0.5份抗氧剂在高速混合机内均匀混合，得到混合物；
(2)、将混合物加入螺杆挤出机中，经螺杆挤出机拉条切粒，得到低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料。
其中，加入增韧剂的目的是：增韧剂加入后，在后续共混的过程中，增韧剂粒子均匀分布到体系中。复合材料在受到外力冲击时，增韧剂粒子作为应力集中中心能诱发产生大量银纹和剪切带，银纹的产生和发展消耗了大量能量，而剪切带的形成消耗能量的同时终止银纹的产生，从而使复合材料具有很好的韧性。
在步骤(1)中，高速混合机的转速可以为800‐1000rpm，优选为800rpm。
在步骤(1)中，混合的温度可以为40‐80℃，优选为40℃；时间可以为3‐10min，优选为10min。
在步骤(2)中，螺杆挤出机可以为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，优选为双螺杆挤出机。
在步骤(2)中，螺杆挤出机中进料段的温度可以为250‐270℃，优选为260℃；塑化段的温度可以为280‐300℃，优选为280℃；出料段的温度可以为270‐290℃，优选为290℃。
以下结合所示实施例和对比例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
<低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料>
本实施例的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料，其包括：
其中，聚苯醚在17‐54份之内，聚苯硫醚在15‐45份之内，钛白粉在8‐25份之内，相容剂在2‐15份之内，增韧剂在5‐15份之内，耐磨助剂在5‐12份之内，抗氧剂在0.2‐0.5份之内都是可以的。
相容剂为聚苯乙烯(PS)和聚苯醚接枝马来酸酐(PPO‐g‐MAH)的混合物，其中，聚苯乙烯(PS)为5份，聚苯醚接枝马来酸酐(PPO‐g‐MAH)为3份。
增韧剂为乙烯、马来酸酐和甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元共聚物(EMG)。
耐磨助剂为聚四氟乙烯(PTFE)。
抗氧剂为四[β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)和三[2,4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)的混合物，其中，四[β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)为0.2份，三[2,4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)为0.1份。
<低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料的制备方法>
本实施例的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)、将54份聚醚、15份聚苯硫醚、10份钛白粉、8份相容剂、5份增韧剂、8份耐磨助剂和0.3份抗氧剂在高速混合机(转速为800rpm)内均匀混合，温度为40℃，时间为10min，得到混合物；
(2)、将混合物加入双螺杆挤出机中，控制进料段的温度为260℃，塑化段的温度为280℃，出料段的温度为290℃，经双螺杆挤出机拉条切粒，得到低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料。性能测试结果见表1。
其中，在步骤(1)中，高速混合机的转速在800‐1000rpm之内是可以的。
在步骤(1)中，混合的温度在40‐80℃之内，时间在3‐10min之内是可以的。
在步骤(2)中，螺杆挤出机可以为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。
在步骤(2)中，螺杆挤出机中进料段的温度在250‐270℃之内，塑化段的温度在280‐300℃之内，出料段的温度在270‐290℃之内都是可以的。
实施例2：
<低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料>
本实施例的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料，其包括：
其中，相容剂为聚苯醚接枝马来酸酐(PPO‐g‐MAH)。
增韧剂为乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物(EMA)。
耐磨助剂为聚四氟乙烯(PTFE)和粘均分子量为1.0×106‐5.0×106的聚乙烯(UHMWPE)的混合物，其中，聚四氟乙烯(PTFE)为5份，粘均分子量为1.0×106‐5.0×106的聚乙烯(UHMWPE)为5份。
抗氧剂为四[β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)和三[2,4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)的混合物，其中，四[β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)为0.1份，三[2,4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)为0.1份。
<低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料的制备方法>
本实施例的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料制备方法，其包括以下步骤：
(1)、将35份聚醚、30份聚苯硫醚、15份钛白粉、2份相容剂、8份增韧剂、10份耐磨助剂和0.2份抗氧剂在高速混合机(转速为800rpm)内均匀混合，温度为80℃，时间为3min，得到混合物；
(2)、将混合物加入双螺杆挤出机中，控制进料段的温度为250℃，塑化段的温度为280℃，出料段的温度为270℃，经双螺杆挤出机拉条切粒，得到低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料。性能测试结果见表1。
实施例3：
<低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料>
本实施例的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料，其包括：
其中，相容剂为聚苯乙烯(PS)和环氧树脂的混合物，聚苯乙烯(PS)为10份，环氧树脂为5份。
增韧剂为氢化苯乙烯、丁二烯和苯乙烯的嵌段共聚物(SEBS)。
耐磨助剂为聚四氟乙烯(PTFE)。
抗氧剂为四[β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)和三[2,4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)的混合物，其中，四[β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)为0.2份，三[2,4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)为0.2份。
<低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料的制备方法>
本实施例的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料制备方法，其包括以下步骤：
(1)、将17份聚醚、40份聚苯硫醚、8份钛白粉、15份相容剂、10份增韧剂、10份耐磨助剂和0.4份抗氧剂在高速混合机(转速为900rpm)内均匀混合，温度为60℃，时间为6min，得到混合物；
(2)、将混合物加入双螺杆挤出机中，控制进料段的温度为260℃，塑化段的温度为290℃，出料段的温度为270℃，经双螺杆挤出机拉条切粒，得到低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料。性能测试结果见表1。
实施例4：
<低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料>
本实施例的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料，其包括：
其中，相容剂为聚苯醚接枝马来酸酐(PPO‐g‐MAH)和环氧树脂的混合物，聚苯醚接枝马来酸酐(PPO‐g‐MAH)为3份，环氧树脂为5份。
增韧剂为乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物(EMA)和氢化苯乙烯、丁二烯和苯乙烯的嵌段共聚物(SEBS)的混合物，其中，乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物(EMA)为5份，氢化苯乙烯、丁二烯和苯乙烯的嵌段共聚物(SEBS)为5份。
耐磨助剂为聚四氟乙烯(PTFE)。
抗氧剂为四[β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)和三[2,4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)的混合物，其中，四[β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)为0.3份，三[2,4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)为0.2份。
<低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料的制备方法>
本实施例的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料制备方法，其包括以下步骤：
(1)、将25份聚醚、25份聚苯硫醚、20份钛白粉、8份相容剂、10份增韧剂、12份耐磨助剂和0.5份抗氧剂在高速混合机(转速为1000rpm)内均匀混合，温度为60℃，时间为5min，得到混合物；
(2)、将混合物加入双螺杆挤出机中，控制进料段的温度为270℃，塑化段的温度为280℃，出料段的温度为290℃，经双螺杆挤出机拉条切粒，得到低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料。性能测试结果见表1。
实施例5：
<低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料>
本实施例的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料，其包括：
其中，相容剂为聚苯醚接枝马来酸酐(PPO‐g‐MAH)。
增韧剂为乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物(EMA)和氢化苯乙烯、丁二烯和苯乙烯的嵌段共聚物(SEBS)的混合物，其中，乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物(EMA)为10份，氢化苯乙烯、丁二烯和苯乙烯的嵌段共聚物(SEBS)为5份。
耐磨助剂为聚四氟乙烯(PTFE)和粘均分子量为1.0×106‐5.0×106的聚乙烯(UHMWPE)的混合物，其中，聚四氟乙烯(PTFE)为3份，粘均分子量为1.0×106‐5.0×106的聚乙烯(UHMWPE)为3份。
抗氧剂为四[β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)和三[2,4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)的混合物，其中，四[β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)为0.2份，三[2,4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)为0.1份。
<低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料的制备方法>
本实施例的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料制备方法，其包括以下步骤：
(1)、将30份聚醚、21份聚苯硫醚、25份钛白粉、3份相容剂、15份增韧剂、6份耐磨助剂和0.3份抗氧剂在高速混合机(转速为800rpm)内均匀混合，温度为60℃，时间为6min，得到混合物；
(2)、将混合物加入双螺杆挤出机中，控制进料段的温度为270℃，塑化段的温度为300℃，出料段的温度为290℃，经双螺杆挤出机拉条切粒，得到低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料。性能测试结果见表1。
实施例6：
<低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料>
本实施例的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料，其包括：
其中，相容剂为环氧树脂。
增韧剂为乙烯、马来酸酐和甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元共聚物(EMG)。
耐磨助剂为粘均分子量为1.0×106‐5.0×106的聚乙烯(UHMWPE)。
抗氧剂为四[β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)和三[2,4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)的混合物，其中，四[β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)为0.1份，三[2,4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)为0.1份。
<低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料的制备方法>
本实施例的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料制备方法，其包括以下步骤：
(1)、将21份聚醚、45份聚苯硫醚、15份钛白粉、6份相容剂、8份增韧剂、5份耐磨助剂和0.2份抗氧剂在高速混合机(转速为800rpm)内均匀混合，温度为40℃，时间为5min，得到混合物；
(2)、将混合物加入单螺杆挤出机中，控制进料段的温度为270℃，塑化段的温度为280℃，出料段的温度为270℃，经单螺杆挤出机拉条切粒，得到低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料。性能测试结果见表1。
表1实施例1至实施例6的性能测试数据
由表1可知，实施例1至实施例6的介电损耗因子(1.1GHz)均在0.0025以下，磨耗(负荷1kg)指数为0.170‐0.290，热变形温度在180℃左右，缺口冲击强度在均10KJ/m2左右，因此，本发明制备的产品具有低介电损耗、良好的耐磨性能、良好的耐腐蚀性、绝缘性、很好的强度和较高的缺口冲击强度等特点，从而使得其可以广泛应用于通讯领域。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料，其特征在于：所述相容剂选自聚苯乙烯、聚苯醚接枝马来酸酐或环氧树脂中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料，其特征在于：所述增韧剂选自乙烯、马来酸酐和甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元共聚物、乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物或氢化苯乙烯、丁二烯和苯乙烯的嵌段共聚物中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料，其特征在于：所述耐磨助剂选自聚四氟乙烯或粘均分子量为1.0×106‐5.0×106的聚乙烯中的一种以上。
5.根据权利要求1所述的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料，其特征在于：所述抗氧剂选自四[β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或三[2,4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种以上。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、将17‐54份聚醚、15‐45份聚苯硫醚、8‐25份钛白粉、2‐15份相容剂、5‐15份增韧剂、5‐12份耐磨助剂和0.2‐0.5份抗氧剂在高速混合机内混合，得到混合物；
(2)、将所述混合物经螺杆挤出机拉条切粒，得到所述低介电损耗耐磨聚苯醚和聚苯硫醚的复合材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，高速混合机的转速为800‐1000rpm。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，混合的温度为40‐80℃，时间为3‐10min。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，螺杆挤出机中进料段的温度为250‐270℃，塑化段的温度为280‐300℃，出料段的温度为270‐290℃。
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