CN112812446B - 一种ppe复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PPE复合材料及其制备方法和应用，包括：PPE树脂30‑50份；HIPS树脂10‑30份；导电炭黑10‑20份；玻璃纤维15‑28份；云母粉3‑12份。本发明在PPE复合材料中添加玻纤和云母粉，玻纤可使复合材料的整体收缩率大幅降低，提高材料耐热稳定性，云母粉的片状结构可以大幅降低复合材料在玻纤非取向方向的收缩率，弥补玻纤较长的长径比的不足，降低了材料的非取向方向收缩，通过二者复配，制备得到的PPE复合材料具有更好的尺寸稳定性，适用于精密电子部件、IC封装等领域。

Description

一种PPE复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及导电/抗静电材料技术领域，特别涉及一种PPE复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
在半导体封装领域，抗静电材料制成的包装材料有广泛的使用。由于封装工艺需要，这类材料需要同时实现抗静电、高耐热、高尺寸稳定性以及良好的机械强度 。
目前，在耐高温材料选择中，性价比较高的为抗静电PPE/PS合金，通过PPE和PS比例的调配，可以实现120℃以上的耐热性能。
专利CN201911273910介绍了一种在PPE树脂中添加扁平碳纤维的方式，实现复合材料的导电性，这种方式虽然可以实现复合材料很高的耐热性能，并且扁平碳纤可以很大程度上减少材料的翘曲。但是由于扁平碳纤维价格高昂，限制了其应用场合。
专利CN02118620A介绍了一种在PPE、HIPS、导电炭黑共混得到的导电材料，这种材料具有更好的成本优势，并且由于材料中没有纤维的存在，材料各向同性，有利于材料的成型加工。但是这类材料在高温下尺寸稳定性差，受热过后有较大幅度的二次变形，这导致在有高精度要求的场合下，材料需要进行额外的热处理，增加了工序。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种尺寸稳定性好的PPE复合材料。
本发明的另一目的是提供上述PPE复合材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种PPE复合材料，按重量份计，包括以下组分：
PPE树脂 30-50份；
HIPS树脂 10-30份；
导电炭黑 10-20份；
玻璃纤维 15-28份
云母粉 3-12份。
不同流动性的PPE树脂基材，对于复合材料成型过程中内应力的影响不同，流动性差的PPE树脂会导致更大的内应力，优选的，所述PPE树脂在 315℃/10kg条件下，MFR值为15-60g/10min，重均分子量分布为25000-46000。
优选的，所述HIPS树脂在190℃/2.16kg条件下，MFR值为2-7 g/10min，如果HIPS树脂的流动性太高，复合材料的机械强度以及耐热性会下降。
优选的，所述导电炭黑的吸油值(ASTM D2414)为120-180cm3/100g，比表面积为40-80m2/g，原生粒径为25-45nm，此范围导电炭黑分散性优良，可以有效降低炭黑分散不良导致的应力缺陷。
粒径越小的云母粉，对尺寸的稳定效果越好，但粒径太小不适于加工，因此，优选的，所述云母粉为湿法云母，粒径为325-500目。云母粉含量太少，对尺寸的稳定作用有限,如若含量太高，则无法顺利加工，并且导致材料机械强度大幅下降，因此优选的含量3~12份。
所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维。
优选的，所述玻璃纤维与云母粉的质量比为1-4:1，在此复配范围内，云母粉可以大幅降低复合材料在玻纤非取向方向的收缩率，弥补玻纤较长的长径比（15~30）的不足，以降低材料在成型过程中的形变程度，可以提供更优的尺寸稳定性。
根据实际性能需要，本发明所述的PPE复合材料，还包括0-10份的添加剂，所述添加剂为抗氧剂、润滑剂、矿粉或增韧剂中的一种或几种的混合。
本发明还提供了上述的PPE复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将PPE树脂、HIPS树脂按比例混匀，得到混合料；
（2）将混合料、导电炭黑、玻璃纤维以及云母粉喂入双螺杆挤出机中挤出造粒即得，其中，所述双螺杆挤出机长径比40-60：1，加工温度230-260℃。
本发明还提供了上述的PPE复合材料在精密电子部件或IC封装领域中的应用，制备得到的PPE复合材料适用于注塑成型，可用于精密电子部件、IC封装等领域，特别对于非对称的异形结构件，可以提供更优的尺寸稳定性。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明在PPE复合材料中添加玻纤和云母粉，玻纤可使复合材料的整体收缩率大幅降低，提高材料耐热稳定性，云母粉的片状结构可以大幅降低复合材料在玻纤非取向方向的收缩率，弥补玻纤较长的长径比的不足，降低了材料的非取向方向收缩，通过二者复配，制备得到的PPE复合材料具有更好的尺寸稳定性，适用于精密电子部件、IC封装等领域。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下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下述实施例的限制。
本发明实施例和对比例所采用的原料均来源于市购；
A1：PPE树脂，重均分子量39000~46000g/mol，MFR(315℃/10kg)为17g/10min；
A2：PPE树脂，重均分子量32000~36000 g/mol ，MFR(315℃/10kg)为25g/10min；
A3：PPE树脂，重均分子量25000~29000 g/mol，MFR(315℃/10kg)为55g/10min；
A4：PPE树脂，重均分子量49000~55000g/mol，MFR(315℃/10kg)为7g/10min；
B1：HIPS树脂，MFR（190℃/2.16kg）为3g/10min；
B2：HIPS树脂，MFR（190℃/2.16kg）为4g/10min；
B3：HIPS树脂，MFR（190℃/2.16kg）为6g/10min；
B4：HIPS树脂，MFR（190℃/2.16kg）为13g/10min；
C1：导电炭黑，吸油值(ASTM D2414)为176，比表面积75m2/g，原生粒径25nm；
C2：导电炭黑，吸油值(ASTM D2414)为160，比表面积55m2/g，原生粒径45nm；
C3：导电炭黑，吸油值(ASTM D2414)为121，比表面积40m2/g，原生粒径40nm；
D：无碱玻璃纤维；
E1：325目云母粉，湿法；
E2：500目云母粉，湿法；E3: 100目云母粉，湿法。
实施例1-10及对比例1-2：PPE复合材料的制备
按表1配比，将PPE树脂、HIPS树脂混匀，得到混合料；将混合料、导电炭黑、玻璃纤维以及云母粉喂入双螺杆挤出机中挤出造粒即得，其中，所述双螺杆挤出机长径比40-60：1，加工温度230-260℃。
性能测试标准或方法：
将制备得到的PPE复合材料，注塑成100*100*1.5mm方板，分别在常温条件下（25℃）测量方板的成型翘曲值，然后方板在经过120℃/24h高温处理后，再次在常温下测量其烘烤翘曲值。
表1 各实施例与对比例中各组分的具体组分（重量份）及各性能测试结果
Figure 470150DEST_PATH_IMAGE002
由上表实施例4与对比例1、实施例10与对比例2的结果可以看出，在其他组分和含量基本一致的情况下，实施例1和实施例10中采用玻纤和云母粉复配，能明显降低材料在成型过程中的形变程度。

Claims (7)

1.一种PPE复合材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
PPE树脂 30-50份；
HIPS树脂 10-30份；
导电炭黑 10-20份；
玻璃纤维 15-28份；
云母粉 3-12份；
所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维；所述云母粉为湿法云母，粒径为325-500目；
所述玻璃纤维与云母粉的质量比为1-4:1。
2.根据权利要求1所述的PPE复合材料，其特征在于，所述PPE树脂在 315℃/10kg条件下，MFR值为15-60g/10min，重均分子量分布为25000-46000。
3.根据权利要求1所述的PPE复合材料，其特征在于，所述HIPS树脂在190℃/2.16kg条件下，MFR值为2-7 g/10min。
4.根据权利要求1所述的PPE复合材料，其特征在于，所述导电炭黑的吸油值为120-180cm3/100g，比表面积为40-80m2/g，原生粒径为25-45nm。
5.根据权利要求1所述的PPE复合材料，其特征在于，还包括0~10份的添加剂，所述添加剂为抗氧剂、润滑剂、矿粉或增韧剂中的一种或几种的混合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的PPE复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将PPE树脂、HIPS树脂按比例混匀，得到混合料；
（2）将混合料、导电炭黑、玻璃纤维以及云母粉喂入双螺杆挤出机中挤出造粒即得，其中，所述双螺杆挤出机长径比40-60：1，加工温度230-260℃。
7.根据权利要求1-5任一项所述的PPE复合材料在精密电子部件或IC封装领域中的应用。
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