CN114957960A - 一种阻燃高击穿电压聚苯醚复合材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子复合材料技术领域，提出了一种阻燃高击穿电压聚苯醚复合材料及制备方法，包括以下重量份组分：低分子量聚苯醚20‑30份、高分子量聚苯醚10‑20份、阻燃剂10‑15份、增韧剂2‑8份、抗氧剂0.2‑0.5份、碳化钛硅2‑4份、氮化铝15‑20份、硅烷偶联剂0.5‑1份，所述低分子量聚苯醚的分子量为25000‑30000，所述高分子量聚苯醚的分子量为40000‑45000。通过上述技术方案，解决了现有技术中聚苯醚复合材料的力学性能、阻燃性能和绝缘性能不能兼顾的问题。
Description
技术领域
本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体的，涉及一种阻燃高击穿电压聚苯醚复合材料及制备方法。
背景技术
随着电子电力行业的快速发展，高分子材料得到了广泛的应用，比如PVC、PET、PC、PP、PA和PI等颇受欢迎。
聚苯醚是上世纪60年代发展起来的高强度工程塑料，聚苯醚主链上是苯环结构，具有刚性强、蠕变小和耐腐蚀性能优异，大量应用在新能源，电子电器领域。
但是聚苯醚的加工性能不佳，需要加入弹性体材料改性，而这可能会导致聚苯醚的阻燃性能和绝缘性能降低，如果加入阻燃剂，又会导致聚苯醚的力学性能降低，因此急需开发一种各项指标都能够满足应用的聚苯醚复合材料。
发明内容
本发明提出一种阻燃高击穿电压聚苯醚复合材料及制备方法，解决了现有技术中聚苯醚复合材料的力学性能、阻燃性能和绝缘性能不能兼顾的问题。
本发明的技术方案如下：
一种阻燃高击穿电压聚苯醚复合材料，包括以下重量份组分：低分子量聚苯醚20-30份、高分子量聚苯醚10-20份、阻燃剂10-15份、增韧剂2-8份、抗氧剂0.2-0.5份、碳化钛硅2-4份、氮化铝15-20份、硅烷偶联剂0.5-1份，所述低分子量聚苯醚的分子量为25000-30000，所述高分子量聚苯醚的分子量为40000-45000。
作为进一步的技术方案，所述低分子量聚苯醚与高分子量聚苯醚的质量比为(1.5-2)：1。
作为进一步的技术方案，所述阻燃剂为膨胀性石墨和次磷酸铝的混合物。
作为进一步的技术方案，所述膨胀性石墨和次磷酸铝的质量比为3:2。
通过膨胀性石墨和次磷酸铝复配作为阻燃剂，膨胀石墨遇高温膨胀，隔绝空气，从而达到阻燃效果，而次磷酸铝在高温下分解出大量的磷酸类化合物，两种阻燃剂协同作用，在吸收热量的同时阻止可燃气体的燃烧，起到隔热，隔氧的效果。
作为进一步的技术方案，所述增韧剂为马来酸酐接枝SEBS。
作为进一步的技术方案，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或两种。
作为进一步的技术方案，所述硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的一种或多种。
本发明还提出所述的阻燃高击穿电压聚苯醚复合材料的制备方法，将干燥的原料混合均匀后熔融、挤出、冷却、切粒、干燥即得。
本发明的有益效果为：
本发明得到的聚苯醚复合材料抗冲击强度高，可达10.0-10.8KJ/m2，击穿电压高达25.0-26.5KV/mm，氧指数可达28.2％。本发明中采用低分子量聚苯醚和高分子量聚苯醚协同作用，两种级别的分子量的聚苯醚能够提高复合材料的击穿电压和阻燃性能。加入碳化钛硅粉，能够增大复合材料的力学性能、阻燃性能和击穿电压，但是碳化钛硅粉的加入量需控制在一定范围内，如果加入量增多，本体系无法保证碳化钛硅优异的性能最大程度的附于复合材料上，反而使得抗冲击强度下降。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
具体实施方式中的低分子量聚苯醚的分子量为25000-30000，高分子量聚苯醚的分子量为40000-45000。
实施例1
低分子量聚苯醚20份、高分子量聚苯醚10份、膨胀性石墨6份、次磷酸铝4份、马来酸酐接枝SEBS 2份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.1份、碳化钛硅2份、氮化铝15份、硅烷偶联剂KH560 0.5份；
将干燥的原料混合均匀后熔融、挤出、冷却、切粒、干燥即得。
实施例2
低分子量聚苯醚30份、高分子量聚苯醚20份、膨胀性石墨9份、次磷酸铝6份、马来酸酐接枝SEBS 8份、抗氧剂1010 0.2份、抗氧剂168 0.2份、碳化钛硅4份、氮化铝20份、硅烷偶联剂KH570 1份；
将干燥的原料混合均匀后熔融、挤出、冷却、切粒、干燥即得。
实施例3
低分子量聚苯醚25份、高分子量聚苯醚15份、膨胀性石墨7.5份、次磷酸铝5份、马来酸酐接枝SEBS 5份、抗氧剂1010 0.3份、抗氧剂168 0.2份、碳化钛硅3份、氮化铝18份、硅烷偶联剂KH570 0.8份；
将干燥的原料混合均匀后熔融、挤出、冷却、切粒、干燥即得。
实施例4
低分子量聚苯醚30份、高分子量聚苯醚30份、膨胀性石墨9份、次磷酸铝6份、马来酸酐接枝SEBS 8份、抗氧剂1010 0.2份、抗氧剂168 0.2份、碳化钛硅4份、氮化铝20份、硅烷偶联剂KH570 1份；
将干燥的原料混合均匀后熔融、挤出、冷却、切粒、干燥即得。
实施例5
低分子量聚苯醚30份、高分子量聚苯醚30份、膨胀性石墨6份、次磷酸铝6份、马来酸酐接枝SEBS 8份、抗氧剂1010 0.2份、抗氧剂168 0.2份、碳化钛硅4份、氮化铝20份、硅烷偶联剂KH570 1份；
将干燥的原料混合均匀后熔融、挤出、冷却、切粒、干燥即得。
对比例1
低分子量聚苯醚30份、高分子量聚苯醚30份、膨胀性石墨12份、次磷酸铝6份、马来酸酐接枝SEBS 8份、抗氧剂1010 0.2份、抗氧剂168 0.2份、碳化钛硅4份、氮化铝20份、硅烷偶联剂KH570 1份；
将干燥的原料混合均匀后熔融、挤出、冷却、切粒、干燥即得。
对比例2
低分子量聚苯醚30份、高分子量聚苯醚30份、膨胀性石墨9份、次磷酸铝6份、马来酸酐接枝SEBS 8份、抗氧剂1010 0.2份、抗氧剂168 0.2份、碳化钛硅6份、氮化铝20份、硅烷偶联剂KH570 1份；
将干燥的原料混合均匀后熔融、挤出、冷却、切粒、干燥即得。
对比例3
高分子量聚苯醚50份、膨胀性石墨9份、次磷酸铝6份、马来酸酐接枝SEBS 8份、抗氧剂1010 0.2份、抗氧剂168 0.2份、碳化钛硅4份、氮化铝20份、硅烷偶联剂KH570 1份；
将干燥的原料混合均匀后熔融、挤出、冷却、切粒、干燥即得。
将实施例和对比例得到的聚苯醚复合材料进行测试，结果如表1所示。
简支梁简支梁缺口冲击强度按照ISO179执行，击穿电压实验时，采用连续升压法，升压速度2KV/s，氧指数GB/T2406按照GB/T2406执行。
表1实施例和对比例的聚苯醚复合材料的性能
本发明得到的聚苯醚复合材料抗冲击强度高，可达10.0-10.8KJ/m2，击穿电压高达25.0-26.5KV/mm，氧指数可达28.2％。实施例4中提高高分子量聚苯醚的加入量，对比例3中仅仅加入高分子量的聚苯醚，使得复合材料的各项性能都不如实施例2。实施例5和对比例1中分别改变了膨胀性石墨与次磷酸铝的比例，对阻燃性能没有更进一步的提高，对于本发明的复合材料体系需要控制膨胀性石墨和次磷酸铝的比例。对比例2中增大碳化钛硅粉的加入量，能够对击穿电压和阻燃性能有一定程度的提高，增大碳化钛硅粉的加入量后冲击强度反而有所降低，因此平衡各项性能，实施例的碳化钛硅粉的加入量最为合理。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种阻燃高击穿电压聚苯醚复合材料，其特征在于，包括以下重量份组分：低分子量聚苯醚20-30份、高分子量聚苯醚10-20份、阻燃剂10-15份、增韧剂2-8份、抗氧剂0.2-0.5份、碳化钛硅2-4份、氮化铝15-20份、硅烷偶联剂0.5-1份，所述低分子量聚苯醚的分子量为25000-30000，所述高分子量聚苯醚的分子量为40000-45000。
2.根据权利要求1所述的阻燃高击穿电压聚苯醚复合材料，其特征在于，所述低分子量聚苯醚与高分子量聚苯醚的质量比为(1.5-2)：1。
3.根据权利要求1所述的阻燃高击穿电压聚苯醚复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为膨胀性石墨和次磷酸铝的混合物。
4.根据权利要求3所述的阻燃高击穿电压聚苯醚复合材料，其特征在于，所述膨胀性石墨和次磷酸铝的质量比为3:2。
5.根据权利要求1所述的阻燃高击穿电压聚苯醚复合材料，其特征在于，所述增韧剂为马来酸酐接枝SEBS。
6.根据权利要求1所述的阻燃高击穿电压聚苯醚复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的阻燃高击穿电压聚苯醚复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的阻燃高击穿电压聚苯醚复合材料的制备方法，其特征在于，将干燥的原料混合均匀后熔融、挤出、冷却、切粒、干燥即得。
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