CN109852032A - 一种聚苯醚树脂基复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚苯醚树脂基复合材料及其制备方法和应用，属于高分子复合材料技术领域。本发明提供了一种聚苯醚树脂基复合材料，包括以下制备原料：聚苯醚树脂5～50份、聚苯乙烯树脂5～40份、弹性体5～15份、填料5～80份、润滑剂0.1～2份和抗氧剂0.1～1份；所述聚苯醚树脂的特性粘度为0.3～0.6dl/g。本发明以聚苯醚树脂为主体，配合使用聚苯乙烯树脂、弹性体、填料、润滑剂和抗氧剂，得到的聚苯醚树脂基复合材料具有较高的介电常数；另外，本发明通过调整组分的含量能够根据客户要求定制不同介电性能和不同耐温性能的材料。

Description

一种聚苯醚树脂基复合材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体涉及一种聚苯醚树脂基复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

移相器是一种能够对波的相位进行调整的装置，在雷达、导弹姿态控制、加速器、通信、仪器仪表甚至于音乐等领域都有着广泛的应用，通常要求制造移相器的材料具有较高的介电常数和较低的介质损耗。目前用于制造移相器的材质主要有金属氧化物、铁电陶瓷或稀土金属等，但用这些材质加工成的移相器存在响应慢、功耗大、工艺难度大、批量生产不太方便的缺陷。

聚苯醚树脂具有优良的机械强度、耐应力松弛、抗蠕变性、耐热性、耐水性、阻燃性，尺寸稳定好，电性能优异，其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，但聚苯醚树脂的介电常数较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚苯醚树脂基复合材料及其制备方法和应用，本发明提供的聚苯醚树脂基复合材料具有较高的介电常数、介电损耗低，并能够根据客户要求定制不同介电性能和不同耐温性能的材料。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种聚苯醚树脂基复合材料，包括以下制备原料：

聚苯醚树脂5～50份、聚苯乙烯树脂5～40份、弹性体5～15份、填料5～80份、润滑剂0.1～2份和抗氧剂0.1～1份；所述聚苯醚树脂的特性粘度为0.3～0.6dl/g。

优选地，所述制备原料包括：聚苯醚树脂40～50份、聚苯乙烯树脂5～20份、弹性体10～15份、填料30～65份、润滑剂0.1～1份和抗氧剂0.4～1份；所述聚苯醚树脂的特性粘度为0.4～0.5dl/g。

优选地，所述聚苯醚树脂包括聚(2,6-二甲基苯)醚与2,3,6-三甲基苯酚的共聚树脂，或2,6-二甲基苯酚与2,3,6-三甲基苯酚的共聚树脂。

优选地，所述聚苯乙烯树脂为聚苯乙烯均聚物或聚苯乙烯共聚物。

优选地，所述弹性体包括丁苯橡胶和/或乙丙橡胶。

优选地，所述填料为微米二氧化钛和/或纳米二氧化钛。

优选地，所述润滑剂包括季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、乙撑双硬脂酰胺或有机硅酮。

优选地，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，所述主抗氧剂包括四[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)丙酸十八碳醇酯或2,2亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)；所述辅助抗氧剂包括亚磷酸三(壬基苯基)酯或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。

本发明提供了上述技术方案所述聚苯醚树脂基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将聚苯醚树脂基复合材料的制备原料混合后，挤出造粒得到所述聚苯醚树脂基复合材料。

本发明提供了一种聚苯醚树脂基复合材料，包括以下制备原料：聚苯醚树脂5～50份、聚苯乙烯树脂5～40份、弹性体5～15份、填料5～80份、润滑剂0.1～2份和抗氧剂0.1～1份；所述聚苯醚树脂的特性粘度为0.3～0.6dl/g。本发明以特性粘度为0.3～0.6dl/g的聚苯醚树脂为主体，配合使用聚苯乙烯树脂，提高了聚苯醚树脂基复合材料的流动性，通过添加填料，在弹性体、润滑剂和抗氧剂的共同作用下，使得到的聚苯醚树脂基复合材料具有较高的介电常数和较低的介电损耗；另外，本发明通过调整组分的含量能够根据客户要求定制不同介电性能和不同耐温性能的材料。

本发明提供了所述聚苯醚树脂基复合材料的制备方法，操作简单，极大的提高了生产效率，降低了产品成本，适宜规模化生产。

本发明还提供了上述方案所述聚苯醚树脂基复合材料或上述方案所述制备方法制备得到的聚苯醚树脂基复合材料在高频通讯中的应用，以本发明提供的聚苯醚树脂基复合材料为移相器基体材质，提高了移相器的响应速率，降低了功耗，同时根据客户要求可以制作不同介电性能和不同耐温性能的移相器，增加了客户的可选择性；此外，移相器使用后可以回收再利用。

具体实施方式

本发明提供了一种聚苯醚树脂基复合材料，包括以下制备原料：聚苯醚树脂5～50份、聚苯乙烯树脂5～40份、弹性体5～15份、填料5～80份、润滑剂0.1～2份和抗氧剂0.1～1份；所述聚苯醚树脂的特性粘度为0.3～0.6dl/g。

在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。

在本发明中，按重量份数计，制备所述聚苯醚树脂基复合材料的原料包括聚苯醚树脂5～50份，优选为40～50份。在本发明中，所述聚苯醚树脂的特性粘度为0.3～0.6dl/g，优选为0.4～0.5dl/g；所述聚苯醚树脂优选包括聚(2,6-二甲基苯)醚与2,3,6-三甲基苯酚的共聚树脂，或2,6-二甲基苯酚与2,3,6-三甲基苯酚的共聚树脂，更优选为南通星辰合成材料有限公司芮城分公司生产的LX040、南通星辰合成材料有限公司芮城分公司生产的LX045、南通星辰合成材料有限公司芮城分公司生产的LX050、日本旭化成公司生产的S201、日本旭化成公司生产的S202A、SABIC公司的PPO640、SABIC公司的PPO646或邯郸市峰峰鑫宝新材料科技有限公司的XB040，最优选为南通星辰合成材料有限公司芮城分公司生产的LX040。在本发明中，所述聚苯醚树脂具有机械强度高、耐热性好、介电损耗小的优点，同时与其他原料的相容性好，聚苯醚树脂的含量越高，聚苯醚树脂基复合材料的耐温性也越好，聚苯醚树脂在聚苯醚树脂基复合材料中的质量百分含量每增加1％，耐温性增加约1℃。

在本发明中，以所述聚苯醚树脂的重量份数为基准，制备所述聚苯醚树脂基复合材料的原料包括聚苯乙烯树脂5～40份，优选为5～20份。在本发明中，所述聚苯乙烯树脂优选为聚苯乙烯均聚物或聚苯乙烯共聚物，更优选为上海赛科的HIPS622P、扬子巴斯夫的HIPS476L或奇美的PH88，最优选为上海赛科的HIPS622P。在本发明中，所述聚苯乙烯树脂与聚苯醚树脂相容性好，有利于提高聚苯醚树脂基复合材料的流动性。

在本发明中，以所述聚苯醚树脂的重量份数为基准，制备所述聚苯醚树脂基复合材料的原料包括弹性体5～15份，优选为10～15份。在本发明中，所述弹性体优选包括丁苯橡胶和/或乙丙橡胶，更优选为氢化丁苯橡胶、接枝氢化丁苯橡胶或乙丙橡胶中的一种或多种，最优选为岳阳石化的SBS 792、岳阳石化的SEBS 503T、台湾台橡的SEBS 6150、台湾台橡的SEBS 6151、美国科腾的G1650或美国科腾的G1651。在本发明中，所述弹性体与聚苯乙烯树脂、聚苯醚树脂结合后，能够提高聚苯醚树脂基复合材料的韧性。

在本发明中，以所述聚苯醚树脂的重量份数为基准，制备所述聚苯醚树脂基复合材料的原料包括填料5～80份，优选为30～80份，更优选为30～65份。在本发明中，所述填料优选为微米二氧化钛和/或纳米二氧化钛，更优选为美礼联R-69、杜邦R-104或龙蟒佰利联996。在本发明中，所述填料具有调节聚苯醚树脂基复合材料介电常数的作用，当填料在聚苯醚树脂基复合材料的质量百分比为10～80％，介电常数为3～10。

在本发明中，以所述聚苯醚树脂的重量份数为基准，制备所述聚苯醚树脂基复合材料的原料包括润滑剂0.1～2份，优选为0.5～1份，更优选为1份。在本发明中，所述润滑剂包括季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、乙撑双硬脂酰胺或有机硅酮，更优选为季戊四醇硬脂酸酯。在本发明中，所述润滑剂有利于提高其他组分的分散性，提高聚苯醚树脂基复合材料的流动性。

在本发明中，以所述聚苯醚树脂的重量份数为基准，制备所述聚苯醚树脂基复合材料的原料包括抗氧剂0.1～1份，优选为0.4～0.6份，更优选为0.4份。在本发明中，所述抗氧剂优选包括包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，所述主抗氧剂优选包括四[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)丙酸十八碳醇酯或2,2亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，更优选为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯；所述辅助抗氧剂优选包括亚磷酸三(壬基苯基)酯或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，更优选为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。在本发明中，所述抗氧剂与其他组分配合使用，有利于提高聚苯醚树脂基复合材料的抗老化性。

本发明提供了上述方案所述聚苯醚树脂基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚苯醚树脂基复合材料的制备原料混合后，挤出造粒得到所述聚苯醚树脂基复合材料。在本发明中，所述制备方法优选是先将聚苯醚树脂从第一重量称口加入；将聚苯乙烯树脂、弹性体、填料、润滑剂和抗氧剂混合，在100rpm转速下搅拌2～5min，得到第一混合料，将所述第一混合料从第二重量称口加入；聚苯醚树脂与第一混合料在100rpm转速下继续搅拌2min，得到第二混合料，从喂料口加入，挤出造粒得到所述聚苯醚树脂基复合材料。在本发明中，采用上述分步混合的目的是使填料充分包裹在第一混合料的表面，与聚苯醚树脂混合时，能够提高填料的分散度，进而提高聚苯醚树脂基复合材料的介电常数。

本发明对所述挤出造粒采用的设备和操作条件没有特殊的限定，采用本领域常规的挤出造粒操作即可。在本发明中，所述挤出造粒时的熔融温度优选为250～260℃；所述造粒得到的聚苯醚树脂基复合材料的长度优选为2～3mm，直径优选为2～3mm。

在本发明中，以所述聚苯醚树脂基复合材料为基体材质制备的移相器介电损耗低、制备工艺简单、使用后可以回收再利用，同时可以根据客户需求制备不同介电常数和不同耐温性的移相器，增加了客户的可选择性。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

采用CTE-65双螺杆挤出机制备聚苯醚树脂基复合材料，按重量份数计，将40份聚苯醚树脂加入第一重量称口中；将20份聚苯乙烯树脂、10份弹性体、30份二氧化钛、1.0份润滑剂、0.2份主抗氧剂和0.2份辅助抗氧剂在低速搅拌机中，混合2min后，得到第一混合料，从第二重量称口加入；聚苯醚树脂与第一混合料在100rpm转速下继续搅拌2min，得到第二混合料，从喂料口加入，经双螺杆挤出机塑化、熔融、挤出、拉条、冷却、切粒和过筛，得到聚苯醚树脂基复合材料，其中，双螺杆挤出机的熔融温度为250～260℃；

所述聚苯醚树脂为南通星辰合成材料有限公司芮城分公司生产的LX040聚苯醚树脂；所述聚苯乙烯树脂为上海赛科公司的HIPS622P；所述弹性体为岳阳石化的SEBS503T；所述二氧化钛为美礼联R-69；所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯(PETS)；所述主抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(抗氧剂1076)；所述辅助抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)。

将所述聚苯醚树脂基复合材料在100℃条件下干燥3h，按照ASTM D2149-97(2004)150标准进行注塑制样成圆盘，其中，注塑圆盘的尺寸为直径30mm、厚度6mm；圆盘两面镀上电极，表面须平整光滑，保证与平行电极接触良好，采用工频介电常数及介质损耗测试仪进行测量。

实施例2～3、对比例1

按照实施例1的方式制备聚苯醚树脂基复合材料，不同之处在于制备原料的用量不同，可见表1。

表1实施例1～3和对比例1制备原料的用量

制备原料	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					聚苯醚树脂	40	40	50	40
聚苯乙烯树脂	20	20	5	20
					弹性体	10	10	15	10
填料	30	65	65	0
					润滑剂	1.0	1.0	1.0	1.0
主抗氧剂	0.2	0.2	0.2	0.2
					辅助抗氧剂	0.2	0.2	0.2	0.2

试验例1

将实施例1～3和对比例1制备的聚苯醚树脂基复合材料进行性能测试，性能测试结果见表2。

表2实施例1～3和对比例1所得聚苯醚树脂基复合材料的性能测试结果

由实施例1、2与对比例1对比可知，调整填料的用量可以控制聚苯醚树脂基复合材料的介电常数，而且随着填料用量的增加，聚苯醚树脂基复合材料的介电常数也增大；由实施例3与实施例2比较可以发现，通过调整聚苯醚树脂的用量，可以控制聚苯醚树脂基复合材料的耐温性能，聚苯醚树脂在聚苯醚树脂基复合材料中的质量百分含量每增加1％，耐温性增加约1℃。由此可知，本发明能够根据客户要求制作不同介电性能和不同耐温性能的材料，增加了客户的可选择性；此外，以本发明所述聚苯醚树脂基复合材料为基体材质制备的移相器介电损耗低、工艺操作简单，且使用后可以回收再利用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种聚苯醚树脂基复合材料，包括以下制备原料：

聚苯醚树脂5～50份、聚苯乙烯树脂5～40份、弹性体5～15份、填料5～80份、润滑剂0.1～2份和抗氧剂0.1～1份；所述聚苯醚树脂的特性粘度为0.3～0.6dl/g。

2.根据权利要求1所述的聚苯醚树脂基复合材料，其特征在于，所述制备原料包括：聚苯醚树脂40～50份、聚苯乙烯树脂5～20份、弹性体10～15份、填料30～65份、润滑剂0.1～1份和抗氧剂0.4～1份；所述聚苯醚树脂的特性粘度为0.4～0.5dl/g。

3.根据权利要求1或2所述的聚苯醚树脂基复合材料，其特征在于，所述聚苯醚树脂包括聚(2,6-二甲基苯)醚与2,3,6-三甲基苯酚的共聚树脂，或2,6-二甲基苯酚与2,3,6-三甲基苯酚的共聚树脂。

4.根据权利要求1或2所述的聚苯醚树脂基复合材料，其特征在于，所述聚苯乙烯树脂为聚苯乙烯均聚物或聚苯乙烯共聚物。

5.根据权利要求1或2所述的聚苯醚树脂基复合材料，其特征在于，所述弹性体包括丁苯橡胶和/或乙丙橡胶。

6.根据权利要求1或2所述的聚苯醚树脂基复合材料，其特征在于，所述填料为微米二氧化钛和/或纳米二氧化钛。

7.根据权利要求1或2所述的聚苯醚树脂基复合材料，其特征在于，所述润滑剂包括季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、乙撑双硬脂酰胺或有机硅酮。

8.根据权利要求1或2所述的聚苯醚树脂基复合材料，其特征在于，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，所述主抗氧剂包括四[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)丙酸十八碳醇酯或2,2亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)；所述辅助抗氧剂包括亚磷酸三(壬基苯基)酯或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。

9.权利要求1～8任一项所述聚苯醚树脂基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将聚苯醚树脂基复合材料的制备原料混合后，挤出造粒得到所述聚苯醚树脂基复合材料。

10.权利要求1～8任一项所述聚苯醚树脂基复合材料或权利要求9所述制备方法制备得到的聚苯醚树脂基复合材料在高频通讯中的应用。