CN111925651A - 高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料、制备方法及其应用 - Google Patents

高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料,按照重量份计,其原料组分包括聚苯硫醚PPS10~60份、玻璃纤维10~20份、钛酸盐填料30~70份;所述聚苯硫醚的介电常数为3.0~3.3,所述玻璃纤维的介电常数为4.5~5.0,所述钛酸盐填料的介电常数为2800~3200;所述高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料的拉伸强度为65~90MPa,弯曲强度为100~120MPa,通过上述方式,本发明制备出的改性聚苯硫醚材料在高频电场1~10GHZ条件下,介电常数达到5~20,同时具有极佳的机械性能和成型加工性能。

Description

高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料、制备方法 及其应用
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域,特别是涉及高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料、制备方法及其应用。
背景技术
近几年随着新一代通讯领域的快速发展,特别是5G时代的来临,对材料的介电性能要求越来越高,尤其是高频电场下的介电性能,同时具有高性能的工程塑料正在逐渐的被人们运用到通讯设备中。
对于通讯材料的介电常数而言,目前人们的研究主要集中在低频阶段,很少涉及高频电场的使用情况,而在上述通讯领域或者其相关的设置中,通常需要涉及到高频电场下的信号传输,因此,挖掘适合高频电场环境下使用的介电常数的物质材料需求越来越为急迫。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料,采用聚苯硫醚作为载体,结合调节填料的配比调试,制备出的改性聚苯硫醚材料在高频电场1~10GHZ条件下,介电常数达到5~20,同时具有极佳的机械性能和成型加工性能。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料,按照重量份计,由以下原料组分组成:
聚苯硫醚PPS: 10~60份;
玻璃纤维: 10~20份;
钛酸盐填料: 30~70份;
所述聚苯硫醚的介电常数为3.0~3.3,所述玻璃纤维的介电常数为4.5~5.0,所述钛酸盐填料的介电常数为2800~3200;所述高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料的拉伸强度为65~90MPa,弯曲强度为100~120MPa,在1~10GHz下介电常数为5~20之间。
优选的,所述聚苯硫醚的熔点为270~280℃,密度为1.3~1.38g/cm3
优选的,所述玻璃纤维的密度为2.52~2.55g/cm3
优选的,所述钛酸盐填料为钛酸盐金属化合物。
优选的,所述钛酸盐填料的密度为5.0~5.3g/cm3
本发明还提供了一种如上所述的高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料的制备方法,包括如下工艺步骤:
步骤一、将聚苯硫醚、钛酸盐填料加入至混料机内预混均匀;
步骤二、将步骤一获得的混合物加入双螺杆挤出机的主料斗内,将玻璃纤维加入双螺杆挤出机的侧喂料斗;
步骤三、对步骤二通过双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒机切粒;
步骤四、对步骤三获得的产品通过振筛对颗粒的均匀性处理;
步骤五、对步骤四获得的产品进行烘干处理后,通过使用注塑机并设定合理的工艺参数进行测试样条的制备,冷却后方可测试。
优选的,上述步骤三中的挤出温度设定为300~340℃,主机转速为300rpm。
优选的,上述步骤三获得的产品通过将熔融的塑料条没入水槽,依靠切粒机牵引并切粒连续造粒生产。
优选的,上述步骤五中注塑的压力为69~103MPa,熔融温度为300~330℃,同时在150℃下干燥4~6h。
本发明还提供了一种所述高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料在通讯领域的应用。
本发明的有益效果是:本发明通过采用聚苯硫醚作为载体,结合玻璃纤维、钛酸盐填料的配比调试,通过混料、挤出造粒、切粒、筛分和注塑等工艺处理,制备出的改性聚苯硫醚材料在高频电场1~10GHZ条件下进行测试,介电常数达到5~20之间,同时具有优异的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度,在通讯领域具有非常好的应用前景,有效丰富了现有技术中对适合高频电场环境下使用的介电常数的物质材料种类。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1:
一种高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料,按照重量份计,包括聚苯硫醚50份、玻璃纤维20份、钛酸盐填料30份;
其中:聚苯硫醚的介电常数为3.0~3.3,熔点为270~280℃,密度为1.3~1.38g/cm3,玻璃纤维的介电常数为4.5~5.0,密度为2.52~2.55g/cm3,钛酸盐填料的介电常数为2800~3200,密度为5.0~5.3g/cm3,钛酸盐填料为钛酸盐金属化合物。
制备方法如下:
将聚苯硫醚、钛酸盐填料加入至混料机内预混均匀---将获得的混合物加入双螺杆挤出机的主料斗内,将玻璃纤维加入双螺杆挤出机的侧喂料斗内---通过双螺杆挤出机挤出,其中挤出温度设定为300~340℃,主机转速为300rpm,然后冷却、切粒机切粒,其中冷却方式可以通过将熔融的塑料条没入水槽内,依靠切粒机牵引并切粒连续造粒生产---通过振筛对颗粒的均匀性处理---对产品进行烘干处理后,通过注塑机并设定合理的工艺参数进行测试样条的制备,冷却后方可测试,其中注塑的压力为90MPa,模具温度140℃,熔融温度为300~330℃,同时在150℃下干燥5h,上述配方和步骤获得的产品可以应用在通讯领域,比如天线、信号放大器等。
实施例2:
一种高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料,按照重量份计,包括聚苯硫醚30份、玻璃纤维15份、钛酸盐填料55份;
其中:聚苯硫醚的介电常数为3.0~3.3,熔点为270~280℃,密度为1.3~1.38g/cm3,玻璃纤维的介电常数为4.5~5.0,密度为2.52~2.55g/cm3,钛酸盐填料的介电常数为2800~3200,密度为5.0~5.3g/cm3,钛酸盐填料为钛酸盐金属化合物。
制备方法如下:
将聚苯硫醚、钛酸盐填料加入至混料机内预混均匀---将获得的混合物加入双螺杆挤出机的主料斗内,将玻璃纤维加入双螺杆挤出机的侧喂料斗内---通过双螺杆挤出机挤出,其中挤出温度设定为300~340℃,主机转速为300rpm,然后冷却、切粒机切粒,其中冷却方式可以通过将熔融的塑料条没入水槽内,依靠切粒机牵引并切粒连续造粒生产---通过振筛对颗粒的均匀性处理---对产品进行烘干处理后,通过注塑机并设定合理的工艺参数进行测试样条的制备,冷却后方可测试,其中注塑的压力为69MPa,模具温度170℃,熔融温度为300~330℃,同时在150℃下干燥5h,上述配方和步骤获得的产品可以应用在通讯领域,比如天线、信号放大器等。
实施例3:
一种高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料,按照重量份计,包括聚苯硫醚30份、玻璃纤维10份、钛酸盐填料60份;
其中:聚苯硫醚的介电常数为3.0~3.3,熔点为270~280℃,密度为1.3~1.38g/cm3,玻璃纤维的介电常数为4.5~5.0,密度为2.52~2.55g/cm3,钛酸盐填料的介电常数为2800~3200,密度为5.0~5.3g/cm3,钛酸盐填料为钛酸盐金属化合物。
制备方法如下:
将聚苯硫醚、钛酸盐填料加入至混料机内预混均匀---将获得的混合物加入双螺杆挤出机的主料斗内,将玻璃纤维加入双螺杆挤出机的侧喂料斗内---通过双螺杆挤出机挤出,其中挤出温度设定为300~340℃,主机转速为300rpm,然后冷却、切粒机切粒,其中冷却方式可以通过将熔融的塑料条没入水槽内,依靠切粒机牵引并切粒连续造粒生产---通过振筛对颗粒的均匀性处理---对产品进行烘干处理后,通过注塑机并设定合理的工艺参数进行测试样条的制备,冷却后方可测试,其中注塑的压力为103MPa,模具温度135℃,熔融温度为300~330℃,同时在150℃下干燥4h,上述配方和步骤获得的产品可以应用在通讯领域,比如天线、信号放大器等。
实施例4:
一种高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料,按照重量份计,包括聚苯硫醚20份、玻璃纤维10份、钛酸盐填料70份;
其中:聚苯硫醚的介电常数为3.0~3.3,熔点为270~280℃,密度为1.3~1.38g/cm3,玻璃纤维的介电常数为4.5~5.0,密度为2.52~2.55g/cm3,钛酸盐填料的介电常数为2800~3200,密度为5.0~5.3g/cm3,钛酸盐填料为钛酸盐金属化合物。
制备方法如下:
将聚苯硫醚、钛酸盐填料加入至混料机内预混均匀---将获得的混合物加入双螺杆挤出机的主料斗内,将玻璃纤维加入双螺杆挤出机的侧喂料斗内---通过双螺杆挤出机挤出,其中挤出温度设定为300~340℃,主机转速为300rpm,然后冷却、切粒机切粒,其中冷却方式可以通过将熔融的塑料条没入水槽内,依靠切粒机牵引并切粒连续造粒生产---通过振筛对颗粒的均匀性处理---对产品进行烘干处理后,通过注塑机并设定合理的工艺参数进行测试样条的制备,冷却后方可测试,其中注塑的压力为100MPa,模具温度160℃,熔融温度为320℃,同时在150℃下干燥6h,上述配方和步骤获得的产品可以应用在通讯领域,比如天线、信号放大器等。
对上述实施例获得的产品进行性能测试,测试标准分别为美国材料与试验协会标准(ASTM):
依据ASTM D 150测试介电常数;
依据ASTM D 638测试拉伸性能;
依据ASTM D 790测试弯曲性能;
依据ASTM D 256和ASTM D 4812测试冲击性能;
测试频率分别为2.45GHz,4.2GHz,9.6GHz,测试结果如下:
Figure BDA0002623350820000061
Figure BDA0002623350820000071
上表中,PPS代表聚苯硫醚,GF代表玻璃纤维、MD代表钛酸盐填料,通过在2.45GHz,4.2GHz,9.6GHz条件下,测得上述实施例获得产品的介电数值在5~20范围之间,可看出在高频电场下具有高的介电常数,同时机械性能优异。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料,其特征在于,按照重量份计,由以下原料组分组成:
聚苯硫醚PPS: 10~60份;
玻璃纤维: 10~20份;
钛酸盐填料: 30~70份;
所述聚苯硫醚的介电常数为3.0~3.3,所述玻璃纤维的介电常数为4.5~5.0,所述钛酸盐填料的介电常数为2800~3200;所述高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料的拉伸强度为65~90MPa,弯曲强度为100~120MPa,在1~10GHz下介电常数为5~20之间。
2.根据权利要求1所述的高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料,其特征在于:所述聚苯硫醚的熔点为270~280℃,密度为1.3~1.38g/cm3
3.根据权利要求1所述的高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料,其特征在于:所述玻璃纤维的密度为2.52~2.55g/cm3
4.根据权利要求1所述的高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料,其特征在于:所述钛酸盐填料为钛酸盐金属化合物。
5.根据权利要求4所述的高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料,其特征在于:所述钛酸盐填料的密度为5.0~5.3g/cm3
6.一种权利要求1~5任一项所述的高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料的制备方法,其特征在于,包括如下工艺步骤:
步骤一、将聚苯硫醚、钛酸盐填料加入至混料机内预混均匀;
步骤二、将步骤一获得的混合物加入双螺杆挤出机的主料斗内,将玻璃纤维加入双螺杆挤出机的侧喂料斗;
步骤三、对步骤二通过双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒机切粒;
步骤四、对步骤三获得的产品通过振筛对颗粒的均匀性处理;
步骤五、对步骤四获得的产品进行烘干处理后,通过使用注塑机并设定合理的工艺参数进行测试样条的制备,冷却后方可测试。
7.根据权利要求6所述的高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料的制备方法,其特征在于:上述步骤三中的挤出温度设定为300~340℃,主机转速为300rpm。
8.根据权利要求6所述的高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料的制备方法,其特征在于:上述步骤三获得的产品通过将熔融的塑料条没入水槽,依靠切粒机牵引并切粒连续造粒生产。
9.根据权利要求6所述的高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料的制备方法,其特征在于:上述步骤五中注塑的压力为69~103MPa,模具温度135-170℃,熔融温度为300~330℃,同时在150℃下干燥4~6h。
10.一种权利要求1~5任一项所述的高频电场下具有高介电常数的改性聚苯硫醚材料在通讯领域中的应用。
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