CN110343385A - 一种高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及导热复合材料制备技术领域，且公开了一种高冲击强度的聚二苯二硫醚‑陶瓷纤维的导热复合材料，包括以下原料，聚二苯二硫醚、陶瓷纤维、导热填料、黏结剂、硅烷偶联剂、功能性助剂、抗氧化剂、润滑剂，聚二苯二硫醚的单体为二苯二硫醚，其化学结构中含有高健能的S‑S非极性键。该高冲击强度的聚二苯二硫醚‑陶瓷纤维的导热复合材料，具有耐高温、耐腐蚀和优越的力学性能的优点，该导热复合材料，添加了陶瓷纤维作为辅助材料，经过测试，陶瓷纤维可以有效地增强聚二苯二硫醚材料的韧性差，大幅提高冲击强度，使材料在使用过程中不容易磨损和损坏，提高了复合材料的适用性和实用性。

Description

一种高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料
技术领域
本发明涉及导热复合材料制备技术领域，具体为一种高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料。
背景技术
聚苯硫醚是一种新型高性能热塑性树脂，也是一种综合性能优异的特种工程塑料，聚苯硫醚具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、以及优良的电性能等特点，被广泛用作结构性高分子材料，通过填充、改性后广泛用作特种工程塑料，同时，还可制成各种功能性的薄膜、涂层和复合材料，在电子电器、航空航天、汽车运输等领域获得成功应用。
但是聚苯硫醚也有明显的缺点，纯聚苯硫醚的机械性能不高，如韧性差，性脆，尤其冲击强度低，使聚苯硫醚在作为耐高温材料和工程塑料材料时易磨损和损坏，导致材料无法使用，降低了聚苯硫醚的适用性和适用性。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，解决了现有聚苯硫醚在作为耐高温材料和工程塑料材料时韧性差，性脆，尤其冲击强度低，容易磨损和损坏的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，包括以下重量份数配比的原料，50-65份聚二苯二硫醚、2-5份陶瓷纤维、25-30份导热填料、2-5份黏结剂、0.2-1 份硅烷偶联剂、5-10份功能性助剂、0.1-0.5份抗氧化剂、0.5-1份润滑剂。
优选的，所述聚二苯二硫醚的单体为二苯二硫醚，聚二苯二硫醚作为主要材料，相比于传统的聚苯硫醚，其化学结构中含有高健能的S-S非极性键，使二苯二硫醚更加稳定，聚二苯二硫醚可以作为一种热塑性工程塑料，其具有耐高温、耐腐蚀和优越的力学性能的优点，聚二苯二硫醚制备方法如下：
(1)在真空手套箱中通入N2，在N2氛围中称取80g对二氯苯、20mL 去离子水和150mL二甲基亚砜依次放入500mL三颈瓶中，再加入50g过硫化钠Na2S2，和2.5g催化剂三(2-苯基吡啶)合铱，浴加热至170-180℃，匀速搅拌6-8h，使对二氯苯和过硫化钠充分聚合，生成聚二苯二硫醚；
(2)将上述步骤(1)中的物料冷却至室温，将物料转移进分液漏斗中，加入500mL乙酸乙酯进行萃取三次，取水相通过布氏漏斗进行抽滤，得到淡黄色絮状物，使用1000mL蒸馏水进行抽滤洗涤，将淡黄色絮状物置于烘箱中，加热至75-80℃，得到的淡黄色固体絮状物即为聚二苯二硫醚。
优选的，所述陶瓷纤维为硅酸铝纤维，主要成分为49.7-58.4％的SiO2， 35.2-45.8％的Al2O3，3.1-4.3％的Cr2O3，0.8-1.0％的Fe2O3，0.2-0.5％的Na2O。
优选的，所述导热填料为石墨烯，炭黑和Al2O3的混合物，其质量比为 2:5:6，石墨烯，炭黑可以提高聚二苯二硫醚材料导热率的同时，加入Al2O3 可以降低碳系导热填料的导电性，提高聚二苯二硫醚材料的绝缘性。
优选的，所述功能性助剂丙三醇和聚乙二醇，其质量比为1:1.5，丙三醇和聚乙二醇作为混合功能性溶剂可以更好地使陶瓷纤维与聚二苯二硫醚互溶，使陶瓷纤维穿插进聚二苯二硫醚聚合物的孔隙中。
优选的，所述抗氧化剂为2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚和硫代二丙酸双十八醇酯复合抗氧化剂，其中2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚为主氧化剂，硫代二丙酸双十八醇酯为辅助抗氧剂。
优选的，所述硅烷偶联剂为乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷。
优选的，所述润滑剂为硅酮粉。
优选的，所述高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，制备方法包括以下步骤：
(1)称取25-30份导热填料、0.2-1份硅烷偶联剂和5-10份功能性助剂依次加入加压式翻转密炼机中，设置密炼室温度为165-170℃，密炼室螺杆转速为50-60rpm下密炼，15-20min，将密炼后的料团经输送带输送至单螺杆挤出机料斗中，经过料斗切刀切成碎块，然后进入挤出机料筒，通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出，密炼温度设置为220-240℃，螺杆转速为250-280 rpm，，再经风冷磨面切粒制成导热组分；
(2)称取50-65份聚二苯二硫醚、2-5份陶瓷纤维、2-5份黏结剂、0.1-0.5 份抗氧化剂、0.5-1份润滑剂和上述步骤(1)中的导热组分依次加入混炼机中混炼6-8min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，控制温度为 290-320℃，螺杆转速为250-280rpm，挤出料条经过切粒机切成颗粒，制得高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
1、该高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，使用聚二苯二硫醚作为主要材料，相比于传统的聚苯硫醚，其化学结构中含有高健能的S-S非极性键，使二苯二硫醚更加稳定，聚二苯二硫醚可以作为一种热塑性工程塑料，其具有耐高温、耐腐蚀和优越的力学性能的优点。
2、该高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，添加了陶瓷纤维作为辅助材料，经过测试，陶瓷纤维可以有效地增强聚二苯二硫醚材料的韧性差，大幅提高冲击强度，使材料在使用过程中不容易磨损和损坏，提高了复合材料的适用性和实用性。
具体实施方式
一种高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，包括以下重量份数配比的原料，50-65份聚二苯二硫醚、2-5份陶瓷纤维、25-30份导热填料、2-5份黏结剂、0.2-1份硅烷偶联剂、5-10份功能性助剂、0.1-0.5份抗氧化剂、0.5-1份润滑剂，聚二苯二硫醚的单体为二苯二硫醚，聚二苯二硫醚作为主要材料，相比于传统的聚苯硫醚，其化学结构中含有高健能的S-S 非极性键，使二苯二硫醚更加稳定，聚二苯二硫醚可以作为一种热塑性工程塑料，其具有耐高温、耐腐蚀和优越的力学性能的优点，聚二苯二硫醚制备方法如下：
(1)在真空手套箱中通入N2，在N2氛围中称取80g对二氯苯、20mL 去离子水和150mL二甲基亚砜依次放入500mL三颈瓶中，再加入50g过硫化钠Na2S2，和2.5g催化剂三(2-苯基吡啶)合铱，浴加热至170-180℃，匀速搅拌6-8h，使对二氯苯和过硫化钠充分聚合，生成聚二苯二硫醚。
(2)将上述步骤(1)中的物料冷却至室温，将物料转移进分液漏斗中，加入500mL乙酸乙酯进行萃取三次，取水相通过布氏漏斗进行抽滤，得到淡黄色絮状物，使用1000mL蒸馏水进行抽滤洗涤，将淡黄色絮状物置于烘箱中，加热至75-80℃，得到的淡黄色固体絮状物即为聚二苯二硫醚，所述陶瓷纤维为硅酸铝纤维，主要成分为49.7-58.4％的SiO2，35.2-45.8％的Al2O3， 3.1-4.3％的Cr2O3，0.8-1.0％的Fe2O3，0.2-0.5％的Na2O，所述导热填料为石墨烯，炭黑和Al2O3的混合物，其质量比为2:5:6，石墨烯，炭黑可以提高聚二苯二硫醚材料导热率的同时，加入Al2O3可以降低碳系导热填料的导电性，提高聚二苯二硫醚材料的绝缘性，功能性助剂丙三醇和聚乙二醇，其质量比为1:1.5，丙三醇和聚乙二醇作为混合功能性溶剂可以更好地使陶瓷纤维与聚二苯二硫醚互溶，使陶瓷纤维穿插进聚二苯二硫醚聚合物的孔隙中，抗氧化剂为2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚和硫代二丙酸双十八醇酯复合抗氧化剂，其中2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚为主氧化剂，硫代二丙酸双十八醇酯为辅助抗氧剂，硅烷偶联剂为乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷，润滑剂为硅酮粉，高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，制备方法包括以下步骤：
(1)称取25-30份导热填料、0.2-1份硅烷偶联剂和5-10份功能性助剂依次加入加压式翻转密炼机中，设置密炼室温度为165-170℃，密炼室螺杆转速为50-60rpm下密炼，15-20min，将密炼后的料团经输送带输送至单螺杆挤出机料斗中，经过料斗切刀切成碎块，然后进入挤出机料筒，通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出，密炼温度设置为220-240℃，螺杆转速为250-280 rpm，，再经风冷磨面切粒制成导热组分；
(2)称取50-65份聚二苯二硫醚、2-5份陶瓷纤维、2-5份黏结剂、0.1-0.5 份抗氧化剂、0.5-1份润滑剂和上述步骤(1)中的导热组分依次加入混炼机中混炼6-8min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，控制温度为 290-320℃，螺杆转速为250-280rpm，挤出料条经过切粒机切成颗粒，制得高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料。
该高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，使用聚二苯二硫醚作为主要材料，相比于传统的聚苯硫醚，其化学结构中含有高健能的S-S 非极性键，使二苯二硫醚更加稳定，聚二苯二硫醚可以作为一种热塑性工程塑料，其具有耐高温、耐腐蚀和优越的力学性能的优点，该高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，添加了陶瓷纤维作为辅助材料，经过测试，陶瓷纤维可以有效地增强聚二苯二硫醚材料的韧性差，大幅提高冲击强度，使材料在使用过程中不容易磨损和损坏，提高了复合材料的适用性和实用性。
实施例1：
(1)称取30份导热填料、0.8份硅烷偶联剂和5份功能性助剂依次加入加压式翻转密炼机中，设置密炼室温度为165-170℃，密炼室螺杆转速为 50-60rpm下密炼，15-20min，将密炼后的料团经输送带输送至单螺杆挤出机料斗中，经过料斗切刀切成碎块，然后进入挤出机料筒，通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出，密炼温度设置为220-240℃，螺杆转速为250-280rpm，，再经风冷磨面切粒制成导热组分1；
(2)称取59份聚二苯二硫醚、2份陶瓷纤维、2份黏结剂、0.3份抗氧化剂、0.9份润滑剂和上述步骤(1)中的导热组分1依次加入混炼机中混炼 6-8min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，控制温度为290-320℃，螺杆转速为250-280rpm，挤出料条经过切粒机切成颗粒，制得高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料1。
实施例2：
(1)称取26份导热填料、0.8份硅烷偶联剂和6份功能性助剂依次加入加压式翻转密炼机中，设置密炼室温度为165-170℃，密炼室螺杆转速为 50-60rpm下密炼，15-20min，将密炼后的料团经输送带输送至单螺杆挤出机料斗中，经过料斗切刀切成碎块，然后进入挤出机料筒，通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出，密炼温度设置为220-240℃，螺杆转速为250-280rpm，，再经风冷磨面切粒制成导热组分2；
(2)称取58份聚二苯二硫醚、5份陶瓷纤维、3份黏结剂、0.2份抗氧化剂、1份润滑剂和上述步骤(1)中的导热组分1依次加入混炼机中混炼 6-8min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，控制温度为290-320℃，螺杆转速为250-280rpm，挤出料条经过切粒机切成颗粒，制得高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料2。
实施例3：
(1)称取25份导热填料、0.2份硅烷偶联剂和5份功能性助剂依次加入加压式翻转密炼机中，设置密炼室温度为165-170℃，密炼室螺杆转速为 50-60rpm下密炼，15-20min，将密炼后的料团经输送带输送至单螺杆挤出机料斗中，经过料斗切刀切成碎块，然后进入挤出机料筒，通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出，密炼温度设置为220-240℃，螺杆转速为250-280rpm，，再经风冷磨面切粒制成导热组分3；
(2)称取63份聚二苯二硫醚、4份陶瓷纤维、2份黏结剂、0.3份抗氧化剂、0.5份润滑剂和上述步骤(1)中的导热组分1依次加入混炼机中混炼 6-8min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，控制温度为290-320℃，螺杆转速为250-280rpm，挤出料条经过切粒机切成颗粒，制得高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料3。
实施例4：
(1)称取28份导热填料、0.3份硅烷偶联剂和6份功能性助剂依次加入加压式翻转密炼机中，设置密炼室温度为165-170℃，密炼室螺杆转速为 50-60rpm下密炼，15-20min，将密炼后的料团经输送带输送至单螺杆挤出机料斗中，经过料斗切刀切成碎块，然后进入挤出机料筒，通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出，密炼温度设置为220-240℃，螺杆转速为250-280rpm，再经风冷磨面切粒制成导热组分4；
(2)称取60份聚二苯二硫醚、3份陶瓷纤维、2份黏结剂、0.2份抗氧化剂、0.5份润滑剂和上述步骤(1)中的导热组分1依次加入混炼机中混炼 6-8min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，控制温度为290-320℃，螺杆转速为250-280rpm，挤出料条经过切粒机切成颗粒，制得高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料4。
实施例5：
(1)称取23份导热填料、0.7份硅烷偶联剂和10份功能性助剂依次加入加压式翻转密炼机中，设置密炼室温度为165-170℃，密炼室螺杆转速为 50-60rpm下密炼，15-20min，将密炼后的料团经输送带输送至单螺杆挤出机料斗中，经过料斗切刀切成碎块，然后进入挤出机料筒，通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出，密炼温度设置为220-240℃，螺杆转速为250-280rpm，，再经风冷磨面切粒制成导热组分5。

Claims (9)

1.一种高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，包括以下重量份数配比的原料，其特征在于：50-65份聚二苯二硫醚、2-5份陶瓷纤维、25-30份导热填料、2-5份黏结剂、0.2-1份硅烷偶联剂、5-10份功能性助剂、0.1-0.5份抗氧化剂、0.5-1份润滑剂。
2.根据权利要求1所述的一种高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，其特征在于：所述导热复合材料的主要成分为聚二苯二硫醚，其单体为二苯二硫醚，聚二苯二硫醚制备方法如下：
(1)在真空手套箱中通入N2，在N2氛围中称取80g对二氯苯、20mL去离子水和150mL二甲基亚砜依次放入500mL三颈瓶中，再加入50g过硫化钠Na2S2，和2.5g催化剂三(2-苯基吡啶)合铱，浴加热至170-180℃，匀速搅拌6-8h，使对二氯苯和过硫化钠充分聚合，生成聚二苯二硫醚；
(2)将上述步骤(1)中的物料冷却至室温，将物料转移进分液漏斗中，加入500mL乙酸乙酯进行萃取三次，取水相通过布氏漏斗进行抽滤，得到淡黄色絮状物，使用1000mL蒸馏水进行抽滤洗涤，将淡黄色絮状物置于烘箱中，加热至75-80℃，得到的淡黄色固体絮状物即为聚二苯二硫醚。
3.根据权利要求1所述的一种高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，其特征在于：所述陶瓷纤维为硅酸铝纤维，主要成分为49.7-58.4％的SiO2，35.2-45.8％的Al2O3，3.1-4.3％的Cr2O3，0.8-1.0％的Fe2O3，0.2-0.5％的Na2O。
4.根据权利要求1所述的一种高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，其特征在于：所述导热填料为石墨烯，炭黑和Al2O3的混合物，其质量比为2:5:6。
5.根据权利要求1所述的一种高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，其特征在于：所述功能性助剂丙三醇和聚乙二醇，其质量比为1：1.5。
6.根据权利要求1所述的一种高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，其特征在于：所述抗氧化剂为2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚和硫代二丙酸双十八醇酯复合抗氧化剂，其中2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚为主氧化剂，硫代二丙酸双十八醇酯为辅助抗氧剂。
7.根据权利要求1所述的一种高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷。
8.根据权利要求1所述的一种高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硅酮粉。
9.根据权利要求1所述的一种高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，其特征在于，所述高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料，制备方法包括以下步骤：
(1)称取25-30份导热填料、0.2-1份硅烷偶联剂和5-10份功能性助剂依次加入加压式翻转密炼机中，设置密炼室温度为165-170℃，密炼室螺杆转速为50-60rpm下密炼，15-20min，将密炼后的料团经输送带输送至单螺杆挤出机料斗中，经过料斗切刀切成碎块，然后进入挤出机料筒，通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出，密炼温度设置为220-240℃，螺杆转速为250-280rpm，，再经风冷磨面切粒制成导热组分；
(2)称取50-65份聚二苯二硫醚、2-5份陶瓷纤维、2-5份黏结剂、0.1-0.5份抗氧化剂、0.5-1份润滑剂和上述步骤(1)中的导热组分依次加入混炼机中混炼6-8min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，控制温度为290-320℃，螺杆转速为250-280rpm，挤出料条经过切粒机切成颗粒，制得高冲击强度的聚二苯二硫醚-陶瓷纤维的导热复合材料。
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