CN112694753A - 一种低介电pps/pmp复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料技术领域，公开了一种低介电PPS/PMP复合材料及其制备方法。本发明复合材料包括以下重量份的组分：聚苯硫醚20‑70份；PMP 10‑30份；低介电玻纤10‑30份；增韧剂3‑8份；稳定剂0.5‑1份；润滑剂0.5‑1份；PFA 1‑5份。本发明的低介电PPS/PMP复合材料通过利用PPS树脂和PMP树脂、PFA树脂进行复合，不仅降低了PPS树脂的介电常数，介电系数降至3.0以下，同时还可以改善PPS的脆性问题，冲击强度提高接近1倍，特别是耐低温冲击性能也得到了显著的改善，有效解决PPS树脂的脆性问题，使PPS树脂可更广泛地应用于通讯设备、智能汽车部件、智能家居设备等领域。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种低介电PPS/PMP复合材料及其制备方法。
背景技术
聚苯硫醚，PPS，是分子链弱极性结晶型的聚合物，具有高刚性、耐热性好、机械强度高、耐化学药剂、尺寸稳定性好等优良的性能，其树脂本身具有优良的阻燃性，阻燃性可达到UL94-V0(氧指数>57％)，同时拥有优良的电气性能，介电常数可以达到3.3，且高温高湿下仍可保持良好的电性能，是工程塑料中介电损耗因子最小的，且受频率和温度的影响较小的树脂。但是，聚苯硫醚存在诸如脆性大、刚性低、韧性低等缺点，制约着其进一步应用发展，常规使用需要添加玻璃纤维增强，以提高其刚性和其他力学性能。但是常规玻璃纤维的介电常数为6.5左右，因此玻纤增强后PPS树脂介电常数相应变大。而随着通讯技术的发展，我国已全面开启5G时代，对材料介电性能提出进一步的要求(介电常数要求≤3.0)，此时玻纤增强PPS树脂已无法满足要求。
目前降低聚苯硫醚复合材料介电常数和介电损耗的专利有很多，比较集中的是使用低介电填料。如中国专利CN 108250751 A公开了一种低介电常数的聚苯硫醚树脂组合物及制备方法，该专利通过采用添加无机填料笼型倍半硅氧烷和无机空心玻璃微珠来降低介电常数；其笼型倍半硅氧烷价格昂贵，无机空心玻璃微珠在挤出加工过程中容易破碎而降低其电性能，且产品的韧性较差。中国专利CN 109705577A公开了一种低介电系数PPS，将PPS增韧剂的颗粒用磨料机磨碎成粉末，然后用高密筛网进行筛分，留取筛下的增韧剂粉末备用；物料加工好后，将PPS树脂、空心玻璃微珠、PPS增韧剂粉末与低介电系数玻璃纤维一起，按比例添加到高速混料机中进行混料；混料完成后，将物料取出，投入挤塑机中进行挤出成型。该工艺复杂，制备成本高，且介电常数可降低有限，由于加入了空心玻璃微珠也存在容易破碎的问题。
PMP，聚-4-甲基-1-戊烯，为无极性结晶型高聚物，是近年来开发的一种新型热塑性树脂，具有密度小、耐热性优越、耐酸碱、耐有机溶剂、良好的电气性能(1MHz下的介电常数2.3)的性能，可用注塑、吹塑、挤塑等方法成型，目前主要用于制造医疗器具(如注射器)、理化实验器具、电子炉专用食器、烘烤盘、剥离纸、耐热电线涂层等。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种低介电PPS/PMP复合材料。
本发明另一目的在于提供上述低介电PPS/PMP复合材料的制备方法。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种低介电PPS/PMP复合材料，包括以下重量份的组分：聚苯硫醚20-70份；PMP10-30份；低介电玻纤10-30份；增韧剂3-8份；稳定剂0.5-1份；润滑剂0.5-1份；PFA 1-5份。
本发明中，所述的聚苯硫醚优选为直链型的聚苯硫醚树脂。优选的，所述聚苯硫醚的流动速率为200-500g/10min(316℃/5kg)，更优选的，所述聚苯硫醚的流动速率为450g/10min(316℃/5kg)。
本发明中，所述的PMP的流动速率优选为9-100g/10min(260℃/5kg)，更优选为25g/10min(260℃/5kg)。
本发明中，所述的增韧剂为本领域常规使用的增韧剂即可，优选为马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝POE。
本发明中，所述低介电玻纤的介电常数小于4.0，单丝直径8-20微米。
本发明中，所述的稳定剂为本领域常规使用的稳定剂，包括抗氧剂、紫外吸收剂、光稳定剂等。所述的抗氧剂优选为多元受阻酚抗氧剂和/或亚磷酸酯抗氧剂。
本发明中，所述的润滑剂为本领域常规使用的润滑剂即可，优选为EBS、PETS中的至少一种。
本发明中，所述PFA的熔体流动速率优选为1.8-25g/10min(372℃/5kg)，更优选为25g/10min(372℃/5kg)。
本发明还提供一种上述低介电PPS/PMP复合材料的制备方法，将聚苯硫醚、PMP、增韧剂、稳定剂、润滑剂、PFA混合均匀，从主喂料口下料，低介电玻纤在玻纤喂料口下料，通过挤出机挤出造粒，得到复合材料。
本发明中，所述挤出造粒的温度优选为270-300℃，螺杆转速优选为200-450r/min。
本发明中，所述聚苯硫醚使用前优选在120℃干燥4小时备用。
本发明中，所述PMP使用前优选在100℃干燥1小时备用。
本发明的低介电PPS/PMP复合材料通过利用PPS树脂和PMP树脂、PFA树脂进行复合，不仅降低了PPS树脂的介电常数，同时还可以改善PPS的脆性问题，冲击强度相对未添加PMP树脂时提高接近一倍，低温冲击强度也得到显著的提高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。下列实施例中涉及的物料若无特殊说明均可从商业渠道获得。所述方法若无特别说明均为常规方法。
一实施方法，一种低介电PPS/PMP复合材料，包括以下重量份的组分：聚苯硫醚20-70份；PMP 10-30份；低介电玻纤10-30份；增韧剂3-8份；稳定剂0.5-1份；润滑剂0.5-1份；PFA 1-5份。
一实施方式，所述的聚苯硫醚为直链型的聚苯硫醚树脂。一实施例中，所述聚苯硫醚的流动速率为200-500g/10min(316℃/5kg)；另一实施例中，所述聚苯硫醚的流动速率为450g/10min(316℃/5kg)。所述聚苯硫醚可为浙江新和成牌号为NHU-PPS 1350C的PPS树脂。为了更好地对比技术效果，下列实施例中均采用该牌号PPS树脂。
一实施方式，所述的PMP的流动速率为9-100g/min(260℃/5kg)。一实施例中，所述的PMP的流动速率为25g/10min(260℃/5kg)。如可为三井化学(上海)有限公司牌号为MX004的PMP。为了更好地对比技术效果，下列实施例中均采用该牌号PMP树脂。
一实施方式，所述的增韧剂为本领域常规使用的增韧剂即可，优选为马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝POE。如可为马来酸酐接枝POE(AMPLIFY GR216)。为了更好地对比技术效果，下列实施例中均采用该牌号增韧剂。
一实施方式，所述低介电玻纤的介电常数小于4.0，单丝直径8-20微米。如可为牌号为ECS301HP-3-K(HL)的低介电玻纤。为了更好地对比技术效果，下列实施例中均采用该牌号玻纤。
一实施方式，所述的稳定剂为本领域常规使用的稳定剂，包括抗氧剂、紫外吸收剂、光稳定剂等。其中，所述的抗氧剂优选为多元受阻酚抗氧剂和/或亚磷酸酯抗氧剂，如抗氧剂1010。所述的紫外吸收剂为常规使用的紫外吸收剂即可，如UV531。所述的光稳定剂为常规使用的光稳定剂即可，如GW540。所用抗氧剂、紫外吸收剂、光稳定剂的量为常规用量比例即可，如可为质量比1:2:2。为了更好地对比技术效果，下列实施例中均采用质量比1:2:2的抗氧剂1010、紫外吸收剂UV531和光稳定剂GW540作为稳定剂。
一实施方式，所述的润滑剂为本领域常规使用的润滑剂即可，优选为EBS、PETS中的至少一种。为了更好地对比技术效果，下列实施例中均采用EBS作为润滑剂。
一实施方式，所述PFA的熔体流动速率为1.8-25g/10min(372℃/5kg)。一实施例中，所述PFA的熔体流动速率为25g/10min(372℃/5kg)。为了更好地对比技术效果，下列实施例中均采用熔体流动速率为25g/10min(372℃/5kg)的PFA。
实施例1
一种低介电PPS/PMP复合材料，按重量份包括以下组分：PPS树脂60份，PMP10份，低介电玻纤30份，增韧剂5份，稳定剂0.5份，润滑剂0.5份，PFA5份。
制备方法包括以下步骤：
步骤一、将PPS树脂120℃干燥4小时，PMP树脂100℃干燥1小时备用。
步骤二、将PPS、PMP、PFA、增韧剂、稳定剂、润滑剂和低介电玻纤混匀后投入到挤出机造粒，其中低介电玻纤在玻纤喂料口下料，其他组份从主喂料口下料，通过挤出机挤出造粒，挤出造粒温度270-300℃，螺杆转速200-450r/min。
实施例2
一种低介电PPS/PMP复合材料，按重量份包括以下组分：PPS树脂60份，PMP15份，低介电玻纤30份，增韧剂5份，稳定剂0.5份，润滑剂0.5份，PFA5份。
制备方法包括以下步骤：
步骤一、将PPS树脂120℃干燥4小时，PMP树脂80℃干燥2小时备用。
步骤二、将PPS、PMP、PFA、增韧剂、稳定剂、润滑剂和低介电玻纤混匀后投入到挤出机造粒，其中低介电玻纤在玻纤喂料口下料，其他组份从主喂料口下料，通过挤出机挤出造粒，挤出造粒温度270-300℃，螺杆转速200-450r/min。
实施例3
一种低介电PPS/PMP复合材料，按重量份包括以下组分：PPS树脂60份，PMP 20份，低介电玻纤30份，增韧剂5份，稳定剂0.5份，润滑剂0.5份，PFA5份。
制备方法包括以下步骤：
步骤一、将PPS树脂120℃干燥4小时，PMP树脂80℃干燥2小时备用。
步骤二、将PPS、PMP、PFA、增韧剂、稳定剂、润滑剂和低介电玻纤混匀后投入到挤出机造粒，其中低介电玻纤在玻纤喂料口下料，其他组份从主喂料口下料，通过挤出机挤出造粒，挤出造粒温度270-300℃，螺杆转速200-450r/min。
实施例4
一种低介电PPS/PMP复合材料，按重量份包括以下组分：PPS树脂70份，PMP30份，低介电玻纤30份，增韧剂5份，稳定剂0.5份，润滑剂0.5份，PFA5份。
制备方法包括以下步骤：
步骤一、将PPS树脂120℃干燥4小时，PMP树脂80℃干燥2小时备用。
步骤二、将PPS、PMP、PFA、增韧剂、稳定剂、润滑剂和低介电玻纤混匀后投入到挤出机造粒，其中低介电玻纤在玻纤喂料口下料，其他组份从主喂料口下料，通过挤出机挤出造粒，挤出造粒温度270-300℃，螺杆转速200-450r/min。
实施例5
一种低介电PPS/PMP复合材料，按重量份包括以下组分：PPS树脂50份，PMP10份，低介电玻纤20份，增韧剂3份，稳定剂0.5份，润滑剂0.5份，PFA3份。
制备方法包括以下步骤：
步骤一、将PPS树脂120℃干燥4小时，PMP树脂80℃干燥2小时备用。
步骤二、将PPS、PMP、PFA、增韧剂、稳定剂、润滑剂和低介电玻纤混匀后投入到挤出机造粒，其中低介电玻纤在玻纤喂料口下料，其他组份从主喂料口下料，通过挤出机挤出造粒，挤出造粒温度270-300℃，螺杆转速200-450r/min。
实施例6
一种低介电PPS/PMP复合材料，按重量份包括以下组分：PPS树脂40份，PMP10份，低介电玻纤10份，增韧剂2份，稳定剂0.5份，润滑剂0.5份，PFA1份。
制备方法包括以下步骤：
步骤一、将PPS树脂120℃干燥4小时，PMP树脂80℃干燥2小时备用。
步骤二、将PPS、PMP、PFA、增韧剂、稳定剂、润滑剂和低介电玻纤混匀后投入到挤出机造粒，其中低介电玻纤在玻纤喂料口下料，其他组份从主喂料口下料，通过挤出机挤出造粒，挤出造粒温度270-300℃，螺杆转速200-450r/min。
对比例1
不含PMP及PFA的PPS复合树脂，按重量份包括以下组分：PPS树脂60份，低介电玻纤30份，增韧剂5份，稳定剂0.5份，润滑剂0.5份。
制备方法包括以下步骤：
步骤一、将PPS树脂120℃干燥4小时，PMP树脂80℃干燥2小时备用。
步骤二、将PPS、增韧剂、稳定剂、润滑剂和低介电玻纤混匀后投入到挤出机造粒，其中低介电玻纤在玻纤喂料口下料，其他组份从主喂料口下料，通过挤出机挤出造粒，挤出造粒温度270-300℃，螺杆转速200-450r/min。
对比例2
不含PMP的PPS复合树脂，按重量份包括以下组分：PPS树脂60份，低介电玻纤30份，增韧剂5份，稳定剂0.5份，润滑剂0.5份，PFA5份。
制备方法包括以下步骤：
步骤一、将PPS树脂120℃干燥4小时，PMP树脂80℃干燥2小时备用。
步骤二、将PPS、PFA、增韧剂、稳定剂、润滑剂和低介电玻纤混匀后投入到挤出机造粒，其中低介电玻纤在玻纤喂料口下料，其他组份从主喂料口下料，通过挤出机挤出造粒，挤出造粒温度270-300℃，螺杆转速200-450r/min。
对比例3
含低剂量PMP和PFA的PPS复合树脂，按重量份包括以下组分：PPS树脂60份，PMP 1份，低介电玻纤30份，增韧剂5份，稳定剂0.5份，润滑剂0.5份，PFA5份。
制备方法包括以下步骤：
步骤一、将PPS树脂120℃干燥4小时，PMP树脂80℃干燥2小时备用。
步骤二、将PPS、PMP、PFA、增韧剂、稳定剂、润滑剂和低介电玻纤混匀后投入到挤出机造粒，其中低介电玻纤在玻纤喂料口下料，其他组份从主喂料口下料，通过挤出机挤出造粒，挤出造粒温度270-300℃，螺杆转速200-450r/min。
性能测试：将实施例1-6、对比例1-3制得的聚苯硫醚树脂组合物进行性能测试，结果如表1所示。
表1聚苯硫醚树脂的性能指标
由表1可见，本发明的PPS/PMP复合材料的介电常数显著的降低，介电系数均可降至3.0以下，符合现在的5G要求；且复合材料的韧性显著提高，提高将近1倍，特别是在耐低温冲击性能方面也得到了显著的改善，有效解决了PPS树脂的脆性问题，使PPS树脂可更广泛地应用于通讯设备、智能汽车部件、智能家居设备等领域中。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低介电PPS/PMP复合材料，其特征在于包括以下重量份的组分：聚苯硫醚20-70份；PMP 10-30份；低介电玻纤10-30份；增韧剂3-8份；稳定剂0.5-1份；润滑剂0.5-1份；PFA1-5份。
2.根据权利要求1所述的低介电PPS/PMP复合材料，其特征在于：所述的聚苯硫醚为直链型的聚苯硫醚树脂；所述聚苯硫醚的流动速率为200-500g/10min，316℃/5kg。
3.根据权利要求2所述的低介电PPS/PMP复合材料，其特征在于：所述的PMP的流动速率为9-100g/10min，260℃/5kg。
4.根据权利要求3所述的低介电PPS/PMP复合材料，其特征在于：所述的增韧剂为马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝POE。
5.根据权利要求4所述的低介电PPS/PMP复合材料，其特征在于：所述低介电玻纤的介电常数小于4.0，单丝直径8-20微米。
6.根据权利要求5所述的低介电PPS/PMP复合材料，其特征在于：所述的稳定剂包括抗氧剂、紫外吸收剂、光稳定剂中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的低介电PPS/PMP复合材料，其特征在于：所述的润滑剂包括EBS、PETS中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的低介电PPS/PMP复合材料，其特征在于：所述PFA的熔体流动速率为1.8-25g/10min，372℃/5kg。
9.权利要求1-8任一项所述的低介电PPS/PMP复合材料的制备方法，其特征在于将聚苯硫醚、PMP、增韧剂、稳定剂、润滑剂、PFA混合均匀，从主喂料口下料，低介电玻纤在玻纤喂料口下料，通过挤出机挤出造粒，得到复合材料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述挤出造粒的温度为270-300℃，螺杆转速为200-450r/min。
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