CN115491017B - 一种高导热高流动ppo/ps复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高导热高流动PPO/PS复合材料及其制备方法，由以下原料按照质量百分比组成：PPO树脂65‑80％、PS树脂10‑15％，端氨基超之化聚酰胺分子0.5‑3％、改性导热剂10‑30％、抗氧化剂0.3‑0.6％。本发明的有益效果为：使用端氨基超之化聚酰胺分子可以大幅度提高PPO/PS复合材料的流动性，更加适合制备体积较大的高压电器材；此外，通过溶液法将原本与热塑性材料不具备相容性的导热填料进行一次表面处理，并利用处理剂的表面活性基团与增韧剂的活性基团预先进行反应增容，最终使填料在体系中具有更好的界面连接，在提高导热性能的同时还能有效提高体系的熔体流动速率。
Description
技术领域
本发明涉及高压电器领域，特别是一种高导热高流动PPO/PS复合材料及其制备方法。
背景技术
聚苯醚(PPO)的介电常数和介电损耗在工程塑料中是最小的，并且不受温度、湿度的影响。其在长期负荷下，具有优良的尺寸稳定性和耐高温性能，非常适合用于高压电器材领域。但是PPO由于分子链上含有较多刚性苯环，造成本身熔体粘度太大，加工难度极高，应用时必须加入大量其它材料才能实现。由于PPO和聚苯乙烯(PS)可以任意比例互容，因此工业常用高抗冲聚苯乙烯(HIPS)进行改性，来提高PPO的加工性。而PS本身耐热较差，大量使用反而影响材料的耐高温性能和介电性能，需要权衡复合材料的整体性能进行适当添加。
高压电器材往往要求材料具备高的导热性能这就需要引入导热剂，导热填料本身不具备熔融流动性，且与热塑性材料的相容性不佳，需要进行表面处理，使导热填料表面接枝反应基团，但是跟我们的聚合物之间的相容性仍然不够，对提高导热效率和材料流动性的改善有限。
在中国专利CN109735037A中使用大量HIPS来改善PPO材料的加工性能，而较多材料的引入无疑降低了PPO的耐热性能，因此需要寻找一种可以大幅度提高PPO流动性的同时对其性能影响较小的方法。在中国专利CN 108084447 A中使用三单体制备的超支化聚合物可以降低复合材料的熔体粘度，增加基材与填料的相容性，但是由于这种超之化分子使用量不能过高，容易造成材料耐热性能和韧性的下降，在导热PPO复合材料中的使用还需要继续改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种高导热高流动PPO/PS复合材料及其制备方法，具备高导热系数的同时，流动性和韧性均较好，适合注塑大型高压电器材。
为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案。
一种高导热高流动PPO/PS复合材料，由以下原料按照质量百分比组成：PPO树脂65-80％、PS树脂10-15％，端氨基超之化聚酰胺分子0.5-3％、改性导热剂10-30％、抗氧化剂0.3-0.6％。
其中，
所述的PPO树脂的重均分子量为22000-37000，特性粘度35cm3/g-40cm3/g。
所述的PS树脂为高抗冲聚苯乙烯HIPS，缺口冲击强度≥10KJ/m2，熔体流动速率≥3g/10min(200℃/5min)。
所述的端氨基超之化聚酰胺分子相对于线型聚合物来说，具有很低的熔体粘度，可以应用在高分子加工领域。并且超支化聚合物的合成工艺简单可控，适合于工业化应用。
所述改性导热剂的基材为氧化镁、氧化镁、氧化锌等的一种或两种，改性后内部具有一定数量的增韧剂，增韧剂优选为与PS具有优异相容性的SEBS-MAH。
更进一步地，所述的SEBS-MAH的马来酸酐含量为10％-20％。
所述的抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂的一种或两种。
上述高导热高流动PPO/PS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将以下组分按照质量百分比称量：PPO树脂65-80、PS树脂10-15，端氨基超之化聚酰胺分子0.5-3、改性导热剂10-30、抗氧化剂0.3-0.6。
2)将上述称好的原料一同加入高混机中，高速混合5min，备用；
3)将上述混好的原料加入双螺杆挤出机中，并且控制挤出机各段的温度设定为200℃，270℃，280℃，280℃，280℃，280℃，280℃，265℃，270℃，模头280℃。
进一步的，所述的改性导热剂，其粒径为0.3-0.8um，以下选择氧化镁作为说明，具体步骤如下：
第一步：氧化镁的表面处理，使用4％-5％的硅烷偶联剂(KH560)，将乙醇和水按照8:2的体积比配成溶液，然后在溶液中缓慢加入偶联剂，搅拌30min，使其充分溶解，称取氧化镁加入上述溶剂中，继续搅拌2h，后过滤、洗涤、烘干，得到表面包覆均匀的改性氧化镁-1#。
第二步：SEBS-MAH加入二甲苯溶液中，待充分溶解后，加入上述改性后的氧化镁，120℃恒温搅拌2h，使氧化镁表面环氧基团与增韧剂马来酸酐基团反应，随后自然冷却，进行过滤，并用清水洗涤3-4次，最后在70℃-80℃烘干得到改性氧化镁-2#，其中SEBS-MAH含量为20％。
本发明的有益效果为：使用端氨基超之化聚酰胺分子可以大幅度提高PPO/PS复合材料的流动性，更加适合制备体积较大的高压电器材；此外，通过溶液法将原本与热塑性材料不具备相容性的导热填料进行一次表面处理，并利用处理剂的表面活性基团与增韧剂的活性基团预先进行反应增容，最终使填料在体系中具有更好的界面连接，在提高导热性能的同时还能有效提高体系的熔体流动速率。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚，以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。
本发明提供的实施例中得到的高导热高流动PPO/PS复合材料实施例1
本实施例的高导热高流动PPO/PS复合材料，采用以下组分重量份的原料得到：PPO71％，HIPS15％，改性氧化镁-2#12.5％，其中含有SEBS-MAH 2.5％，端氨基超之化聚酰胺分子1％，抗氧剂0.5％。
上述所用的改性氧化镁-2#由以下方法制备得到:
第一步：氧化镁的表面处理，使用4％-5％的硅烷偶联剂(KH560)，将乙醇和水按照8:2的体积比配成溶液，然后在溶液中缓慢加入偶联剂，搅拌30min，使其充分溶解，称取氧化镁加入上述溶剂中，继续搅拌2h，后过滤、洗涤、烘干，得到表面包覆均匀的氧化镁-1#。
第二步：SEBS-MAH加入二甲苯溶液中，待充分溶解后，加入上述改性后的氧化镁，120℃恒温搅拌2h，使氧化镁表面环氧基团与增韧剂马来酸酐基团反应，随后自然冷却，进行过滤，并用清水洗涤3-4次，最后在70℃-80℃烘干得到改性好的氧化镁-2#，其中SEBS-MAH含量为20％。
将上述原料在高混机中，高速混合5min，再加入双螺杆挤出机中挤出造粒，并且控制挤出机各段的温度设定为200℃，270℃，280℃，280℃，280℃，280℃，280℃，265℃，270℃，模头280℃。
实施例2
本实施例的高导热高流动PPO/PS复合材料，采用以下组分重量份的原料得到：PPO63.5％，HIPS15％，改性氧化镁-2#20％，其中含有SEBS-MAH 4％，端氨基超之化聚酰胺分子2％，抗氧剂0.5％,。
改性氧化镁-2#和高导热高流动PPO/PS材料的制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例的高导热高流动PPO/PS复合材料，采用以下组分重量份的原料得到：PPO62.5％，HIPS10％，改性氧化镁-2#25％，其中含有SEBS-MAH 5％，端氨基超之化聚酰胺分子1％，抗氧剂0.5％。
改性氧化镁-2#和高导热高流动PPO/PS材料的制备方法同实施例1。
实施例4
本实施例的高导热高流动PPO/PS复合材料，采用以下组分重量份的原料得到：PPO58.5％，HIPS15％，改性氧化镁-2#25％，其中含有SEBS-MAH 5％，端氨基超之化聚酰胺分子1％，抗氧剂0.5％。
改性氧化镁-2#和高导热高流动PPO/PS复合材料的制备方法同实施例1。
对比例1
对比例1的PPO/PS复合材料，包括以下重量份成分：PPO 59.5％，HIPS15％，未改性氧化镁20％，SEBS-MAH 5％，抗氧剂0.5％。
PPO/PS复合材料的制备方法同实施例1
对比例2
对比例2的PPO/PS复合材料，包括以下重量份成分：PPO 58.5％，HIPS15％，改性氧化镁-1#20％，SEBS-MAH 5％，端氨基超之化聚酰胺分子1％，抗氧剂0.5％。
改性氧化镁-1#和PPO/PS复合材料的制备方法同实施例1。
对比例3
对比例3的PPO/PS复合材料，包括以下重量份成分：PPO 58.5％，HIPS15％，未改性氧化镁20％，SEBS-MAH 5％，端氨基超之化聚酰胺分子1％，抗氧剂0.5％。
其中，未改性氧化镁的粒径分布为0.3-0.8um，PPO/PS复合材料的制备方法同实施例1。
对实施例1-4和对比例1-3的得到的PPO/PS复合材料进行制样，得到符合标准的样条和样板进行性能测试。
表1实施例与对比例的配比组成(重量计百分比)
造粒后把粒子置于120℃烘箱中，连续干燥3～4小时，将干燥后的粒子按照标准制备样条进行测试，结果如表2所示。
表2实验组与对照组性能测试结果
通过实施例和对比例可以看出，使用端氨基超之化聚酰胺分子可以大幅度提高PPO/PS复合材料的流动性，更加适合制备体积较大的高压电器材；此外，通过溶液法将原本与热塑性材料不具备相容性的导热填料进行一次表面处理，并利用处理剂的表面活性基团与增韧剂的活性基团预先进行反应增容，最终使填料在体系中具有更好的界面连接，在提高导热性能的同时还能有效提高体系的熔体流动速率。我们从对比例3中可以清楚看到，未改性导热填料体系的导热系数没有明显增加，说明在复合材料中没有形成导热通路，而通过增加体系的流动性和改性导热填料可以使导热通路更加顺畅，最终得到具有高导热高流动的PPO/PS复合材料。
以上所指出的实施例仅用于更好的说明本发明的技术方案，而非对发明做出的限制。本发明领域所属的技术人员可以对以上实施例做出改变或者用近似的方法设计方案，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高导热高流动PPO/PS复合材料，其特征在于：由以下原料按照质量百分比组成：PPO树脂65-80%、PS树脂10-15%，端氨基超支化聚酰胺分子0.5-3%、改性导热剂10-30%、抗氧化剂0.3-0.6%；
所述改性导热剂的基材为氧化镁，具体制备步骤如下：
改性氧化镁-1#：氧化镁的表面处理，使用4%-5%的硅烷偶联剂KH560，将乙醇和水按照8:2的体积比配成溶液，然后在溶液中缓慢加入偶联剂，搅拌30min，使其充分溶解，称取氧化镁加入上述溶剂中，继续搅拌2h，后过滤、洗涤、烘干，得到表面包覆均匀的改性氧化镁-1#；
改性氧化镁-2#：SEBS-MAH加入二甲苯溶液中，待充分溶解后，加入上述改性后的氧化镁，120℃恒温搅拌2h，使氧化镁表面环氧基团与增韧剂马来酸酐基团反应，随后自然冷却，进行过滤，并用清水洗涤3-4次，最后在70℃-80℃烘干得到改性氧化镁-2#，其中SEBS-MAH含量为20%；
改性后内部具有一定数量的增韧剂；所述的增韧剂为与PS具有优异相容性的SEBS-MAH；所述的SEBS-MAH的马来酸酐含量为10%-20%。
2.根据权利要求1所述的一种高导热高流动PPO/PS复合材料，其特征在于：所述的PPO树脂的重均分子量为22000-37000，特性粘度35cm3/g -40cm3/g。
3.根据权利要求1所述的一种高导热高流动PPO/PS复合材料，其特征在于：所述的PS树脂为高抗冲聚苯乙烯HIPS，缺口冲击强度≥10KJ/m2，熔体流动速率≥3g/10min（200℃/5min）。
4.根据权利要求1所述的一种高导热高流动PPO/PS复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两种。
5.权利要求1-4任意之一所述高导热高流动PPO/PS复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将以下组分按照质量百分比称量：PPO树脂65-80、PS树脂10-15，端氨基超支化聚酰胺分子0.5-3、改性导热剂10-30、抗氧化剂0.3-0.6；
2）将上述称好的原料一同加入高混机中，高速混合5min，备用；
3）将上述混好的原料加入双螺杆挤出机中，并且控制挤出机各段的温度设定为200℃，270℃，280℃，280℃，280℃，280℃，280℃，265℃，270℃，模头280℃。
6.根据权利要求5所述高导热高流动PPO/PS复合材料的制备方法，其特征在于：所述的改性导热剂，其粒径为0.3-0.8um。
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