CN116875028A - Ppo/pps组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PPO/PPS组合物及其制备方法,所述PPO/PPS组合物由以下原料制备得到:PPO树脂、PPS树脂、双接枝PPO、功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡、双端羧基阻燃剂、超支化氨基改性聚硅氧烷。该PPO/PPS组合物具有优异的力学性能、阻燃性能、可激光直接成型性和低介电性,以及价格优势,可广泛应用于电子电器部件、5G器件等。
Description
技术领域
本发明属于材料领域,特别是涉及一种PPO/PPS组合物及其制备方法。
背景技术
激光直接成型(LDS)技术是由德国LPKF激光电子股份有限公司于1997年开发的一种创新的激光加工、镭射与化学镀制程的三维模塑互连器件(3D-MID)制备技术。随后,深圳微航、Molex、Liard等公司自主设计开发激光成型制造技术。原理是利用数控激光直接把电路图案转移到塑料立体工件表面,形成3D-MID结构,赋予塑料元件电气互连、屏蔽、天线等功能。该技术具有设计自由度高、集成化程度高、节约成本等特点,广泛应用于通讯电子、手机天线、汽车电子、计算机、机电设备、医疗、航空等领域。
聚苯醚(PPO)具有优良的电性能、热性能、耐沸水、耐辐射、尺寸稳定性和阻燃性等,但存在流动性差、不容易加工的缺点,因此市场上都是以改性材料的形式出现,而聚苯乙烯(PS)改性PPO会造成复合材料阻燃性、耐温性、力学性能下降。聚苯硫醚(PPS)具有耐高温、耐腐蚀、耐辐射、不燃、无毒、优异力学性能和电学性能、制品的尺寸稳定性好等优点。用PPS改性PPO可以得到阻燃、耐温、流动性都均衡的复合材料,可用在电机接线、断路器光伏接线、锂电池和充电桩等领域。
目前,现有技术中对低介电聚苯醚材料做了一些研究,例如:中国专利CN110724261A公开了一种式(Ⅰ)所示的高耐热低介电聚苯醚型双马来酰亚胺树脂、层压板及其制备方法,其特征是:将200质量份聚苯醚、41~210质量份马来酰亚胺酸、43~105质量份N,N-二环己基碳二亚胺,5~30质量份4-二甲胺基吡啶溶于500~800质量份四氢呋喃中,在30~40℃下反应12~18h;抽滤;滤液经蒸馏除去部分四氢呋喃至滤液呈粘稠状,加入600~1000质量份的甲苯,用碳酸氢钠水溶液调节pH至中性,用水洗涤,经减压蒸馏出甲苯后,即制得。中国专利CN 116041869A公开了一种低介电聚苯醚改性的聚苯乙烯材料及其制备方法,该低介电聚苯醚改性的聚苯乙烯材料由苯乙烯和N-乙酰氧基甲基丙烯酰胺反应制得聚苯乙烯共聚物后,再与醇羟基封端的聚苯醚多元醇固化制得,聚苯乙烯共聚物在加热条件下可发生Lossen重排转化成侧链含有高活性NCO基团的聚苯乙烯聚合物,将聚苯乙烯共聚物和醇羟基封端的聚苯醚多元醇溶解在有机溶剂中,通过流延成膜法,在加热条件下发生Lossen重排和化学交联反应即可制得本发明所述介电聚苯醚改性的聚苯乙烯材料。中国专利CN108164970A公开了一种高导热低介电聚苯醚复合材料及其制备方法,复合材料包括:100份聚苯醚树脂、10-40份聚苯乙烯树脂、80-160份氮化硼、5-15份相容剂、0.8-3.0份偶联剂、1.0-5.0份分散剂、0.4-1.2份抗氧剂。中国专利CN 115627065A公开了一种综合性能优异的聚苯醚复合树脂、制备及应用:其由苯并噁嗪官能团化聚苯醚树脂预聚体、苯并噁嗪或/和碳氢树脂预聚体固化得到的苯并噁嗪官能团化聚苯醚/苯并噁嗪二元复合树脂,或苯并噁嗪官能团化聚苯醚/碳氢树脂二元复合树脂,或苯并噁嗪官能团化聚苯醚/苯并噁嗪/碳氢树脂三元复合树脂。从上述专利中可以看出,目前现有技术中主要有聚苯醚与改性聚苯乙烯反应性共混制备介电材料,或者聚苯醚与高活性单体(例如,马来酰亚胺酸、N,N-二环己基碳二亚胺、苯并噁嗪或/和碳氢树脂预聚体)化学反应合成得到低介电材料。
发明内容
基于此,本发明的目的之一是提供一种PPO/PPS组合物,该组合物具有优异的力学性能、阻燃性能、可激光直接成型性和低介电性,可广泛应用于电子电器部件、5G器件等。
实现上述发明目的的具体技术方案包括如下:
一种PPO/PPS组合物,该PPO/PPS组合物由以下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 65~85份,
PPS树脂 15~35份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
所述PPS树脂为羧基封端的聚苯硫醚;
所述双接枝PPO为双接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯与马来酸酐;
所述功能化空心玻璃微珠为磷钼酸铵改性空心玻璃微珠;
所述双端羧基阻燃剂为双端羧基的磷酸酯阻燃剂;
所述超支化氨基改性聚硅氧烷为二乙烯三胺改性双端环氧基聚硅氧烷。
在其中一些实施例中,所述PPO/PPS组合物,由以下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 70~80份,
PPS树脂 20~30份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
在其中一些实施例中,所述PPO/PPS组合物,由以下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 73~77份,
PPS树脂 23~27份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
在其中一些实施例中,所述PPO树脂的特性黏度为39.5~41.5mL/g,按照GB/T1632.1-2008标准进行测试,溶剂为氯仿。
在其中一些实施例中,所述PPS树脂的数均相对分子质量为15000~25000。
在其中一些实施例中,所述双接枝PPO的甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝率为0.6~1.0wt%,马来酸酐的接枝率为0.6~1.0wt%。
在其中一些实施例中,所述功能化空心玻璃微珠的制备方法如下:
(1)100重量份的磷酸氢二铵和100重量份的钼酸铵溶于去离子水,通过浓HNO3调节溶液pH为0.8~1.2,在60~80℃恒温水浴条件下搅拌4~6h,得到磷钼酸铵溶液;
(2)100重量份的空心玻璃微珠在8~12%的氢氧化钠溶液中超声洗涤20~40min,过滤,洗涤,烘干待用;
(3)在蒸发皿中加入步骤(1)的磷钼酸铵溶液,在加热浓缩的过程中加入步骤(2)的空心玻璃微珠,并不断搅拌;溶剂不断被蒸出,磷钼酸铵开始析出并部分沉积在漂浮的空心玻璃微珠表面上,随后抽滤,烘干,即得到磷钼酸铵改性空心玻璃微珠。
在其中一些实施例中,所述碱式磷酸铜经过γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷改性得到。
在其中一些实施例中,所述纳米氧化锡经过γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷改性得到。
在其中一些实施例中,所述碱式磷酸铜的粒径为0.1~0.3μm。
在其中一些实施例中,所述纳米氧化锡的粒径为30~70nm。
在其中一些实施例中,所述双端羧基阻燃剂为4-(2-(((2-羧基乙烷基)(苯基)磷酰基)氧)乙氧基)-4-氧代己酸。
在其中一些实施例中,所述超支化氨基改性聚硅氧烷是以双端环氧基聚硅氧烷和二乙烯三胺为原料,通过环氧基与胺基的亲核开环反应合成得到二乙烯三胺改性双端环氧基聚硅氧烷。
本发明的另一目的是提供上述PPO/PPS组合物的制备方法。
实现上述发明目的的具体技术方案包括如下:
一种PPO/PPS组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于110~130℃的温度下干燥2~4小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述双接枝PPO和超支化氨基改性聚硅氧烷加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为290~310℃,二区温度为295~315℃,三区温度为300~320℃,四区温度为300~320℃,五区温度为305~325℃,六区温度为305~325℃,七区温度为305~325℃,八区温度为300~320℃,模头温度为300~320℃,螺杆转速为300~700rpm。
在其中一些实施例中,所述PPO/PPS组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于115~125℃的温度下干燥2.5~3.5小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述双接枝PPO和超支化氨基改性聚硅氧烷加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为295~305℃,二区温度为300~310℃,三区温度为305~315℃,四区温度为305~315℃,五区温度为310~320℃,六区温度为310~320℃,七区温度为310~320℃,八区温度为305~315℃,模头温度为305~315℃,螺杆转速为400~600rpm。
在其中一些实施例中,所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为35~55;所述螺杆上设有1个以上(含1个)的啮合块区和1个以上(含1个)的反螺纹区。
在其中一些实施例中,所述螺杆长度L和直径D之比L/D为40~50;所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区。
在其中一些实施例中,步骤(1)和/或步骤(2)中,所述搅拌机为高速搅拌机,转速为500-1500转/分。
本发明的PPO/PPS组合物的原理及各原料的作用分别如下:
聚苯硫醚具有优异的力学性能、加工性能和阻燃性能(氧指数46~53),其在火焰上能燃烧,但不滴落,离火后自熄,发烟率低于卤化聚合物。由于PPS原有的巯基端基活性较弱,在与PPO共混过程中相容性不佳,因此选用对氯苯酸系列作为改性剂,引入羧基端基以提高PPS的反应活性,增加其与PPO的相容性。
PPO是一种无定形聚合物,溶解度参数为9.0,PPS树脂是一种结晶性聚合物,溶解度参数为12.5,两者溶解度参数相差大于1,相容性不佳。通过在极性较小的PPO分子链上引入甲基丙烯酸缩水甘油酯与马来酸酐基团,可有效提高PPO大分子的极性,即溶解度参数,从而作为相容剂提高PPO与PPS的相容性。同时,双接枝PPO的接枝物甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基团和接枝物马来酸酐的马来酸酐基团可以与聚苯醚的端羟基、聚苯硫醚的端羧基、双端羧基阻燃剂的端羧基、超支化氨基改性聚硅氧烷的端氨基反应,从而提高PPO与PPS的相容性,以及功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂在PPO/PPS组合物中的相容性和界面粘结性。
功能化空心玻璃微珠为磷钼酸铵改性空心玻璃微珠。其中,磷钼酸铵是一种钼系化合物,具有良好的抑烟效果,作用机理为钼化合物酸以Lewis酸机理催化聚合物形成反式多烯,使聚合物难以环化生成芳香族环状结构,因而减少了可燃组分的释放,降低生烟量,起到抑烟效果。同时,磷钼酸铵具有磷酸、钼酸等本质阻燃所需要的酸源,有膨胀型阻燃剂所需的气源,以及与聚合物组成的碳源构成的可膨胀型阻燃体系。并且,空心玻璃微珠内部主要是氮气、二氧化碳等窒息性气体,能提高材料的阻燃性,其介电常数(Dk)为1.2~2.2(测试频率100MHz),可有效降低聚合物组合物的介电常数。
实现激光直接成型技术的关键是需要向树脂基体添加一种或多种对激光敏感的物质,这种可激光直接成型性功能助剂一般为金属化合物,它能够在高能激光辐照后分解为金属粒子和其他配位体,一方面,暴露于材料表面的金属粒子,为后续化学镀提供催化活化中心促使化学镀液中的金属离子沉积到激光镭射的区域,形成导电图形,另一方面,金属粒子还具有增加镀层和树脂基体粘结强度的作用。因此可激光直接成型性功能助剂需要满足以下条件:①在聚合物基体中具有足够的可容性,符合聚合物的加工温度且不和聚合物发生反应;②经激光辐照后必须能释放出具有还原性的金属粒子;③耐高温性;④不导电;⑤无毒或低毒;⑥价格低等。同时,与聚合物材料通过共价键结合不同的是金属材料是通过金属键结合,金属键是指当金属原子或者分子相互靠近时失去最外层电子形成的自由电子团,因此材料表面存在着大量的自由电子。激光的频率与自由电子的固有频率大小决定了材料发生反射、吸收透射的比例,当激光的频率小于自由电子的固有频率时,激光在材料表面发生反射;当激光的频率大于自由电子的固有频率时,激光在材料内部发生透射;只有当激光的频率等于或接近自由电子的固有频率时,激光才能被材料吸收。除了材料表面自由电子对激光的吸收机制外,金属材料内部也会对激光产生一定的吸收作用,例如固有频率与激光频率相当的束缚电子以及晶体结构的晶格振动。综上所述金属材料吸收激光的机制包括表面的自由电子和内部束缚电子、晶格振动两部分。通过菲涅耳定律建立了Cu、Sn对入射激光的吸收率模型得出,Cu和Sn对近红外激光的具有较高的吸收率,因此本专利采用复配碱式磷酸铜和纳米氧化锡作为可激光直接成型性功能助剂,同时通过γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷改性碱式磷酸铜和纳米氧化锡,其环氧基可以与聚苯醚的端羟基、聚苯硫醚的端羧基反应,从而提高碱式磷酸铜和纳米氧化锡在PPO/PPS组合物中的分散性和界面粘结性,提高组合物的力学性能和可激光直接成型性效果。
根据近红外激光和锡的相互作用理论以及氧化锡的金红石结构,当近红外激光辐照到材料表面时,激光能量引发材料内部的物理化学反应,氧化锡的价健被打破,暴露出锡粒子沉积在材料表面,经过激光刻蚀后进行化学镀。纳米氧化锡比传统的微米氧化锡具有更佳的可激光直接成型性,这是因为基于纳米粒子的小尺寸效应和表面效应共同作用的结果方面,小尺寸效应会增加材料会光的吸收,并且尺寸越小,粒子对光的吸收作用越强,因此激光对纳米氧化锡的改性作用更强。另一方面,随着氧化锡的粒径尺寸的减小,其表面效应增强,表面原子数占原子总数的百分比会显著增加,结合氧化锡中锡原子位于晶体端点的金红石结构,相比微米氧化锡,以纳米氧化锡制备的LDS材料表面的锡原子的相对密度更高,经过激光辐射后可为化学镀铜提供更多的催化活化种子;而且由于纳米粒子表面的原子数目较多,表面原子的配位数不足以及结合能与内部原子不同,使得纳米粒子具有很高的表面能和很高的表面活性,在化学镀铜过程中,材料表面的锡原子更易与化学镀液中的其他原子反应,提高了其作为活化种子的催化活性。因此对比微米氧化锡,以纳米氧化锡作为可激光直接成型性功能助剂时可提供更多的活化种子和催化活性,样品化学起镀时间更短,速度更快,镀层更细腻,镀层与基体材料的结合力也更好。
双端羧基阻燃剂为4-(2-(((2-羧基乙烷基)(苯基)磷酰基)氧)乙氧基)-4-氧代己酸,其端基为反应活性较高的羧基,可以与聚苯醚的端羟基、双接枝PPO的环氧基和马来酸酐基团反应,从而提高双端羧基阻燃剂在PPO/PPS组合物中的分散性和相容性。
超支化氨基改性聚硅氧烷具有黏度低、分子链缠结少和加工性能优异等优点,其是以双端环氧基聚硅氧烷和二乙烯三胺为原料,通过环氧基与胺基的亲核开环反应合成得到二乙烯三胺改性双端环氧基聚硅氧烷。其中,二乙烯三胺分子中伯胺基和仲胺基具有较高反应活性,可通过与环氧基封端聚硅氧烷发生开环聚合反应,合成超支化聚硅氧烷,并在聚硅氧烷链段中引入极性的胺基和羟基基团,提高其在PPO/PPS组合物中的分散性和相容性。
与现有技术相比,本发明所提供的PPO/PPS组合物及其制备方法具有以下有益效果:
1、本发明提供一种具有优异的力学性能、阻燃性能、可激光直接成型性和低介电性的PPO/PPS组合物,创新性地提出,复配采用PPS、功能化空心玻璃微珠和双端羧基阻燃剂提高PPO/PPS组合物的阻燃性能,复配采用碱式磷酸铜和纳米氧化锡提高PPO/PPS组合物的可激光直接成型性,采用功能化空心玻璃微珠降低PPO/PPS组合物的介电常数,采用的双接枝PPO的接枝物甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基团和接枝物马来酸酐的马来酸酐基团可以与聚苯醚的端羟基、聚苯硫醚的端羧基、双端羧基阻燃剂的端羧基、超支化氨基改性聚硅氧烷的端氨基反应,从而提高PPO与PPS的相容性,以及功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂在PPO/PPS组合物中的相容性和界面粘结性。通过上述各助剂的协同配合下,可以得到本发明的具有优异的力学性能、阻燃性能、可激光直接成型性和低介电性,以及价格优势的PPO/PPS组合物。
2、本发明的PPO/PPS组合物的制备方法,工艺简单,易于控制,对设备要求不高,所使用的设备均为通用的聚合物加工设备,投资不高,有利于工业化生产。
附图说明
图1为本发明PPO/PPS组合物的制备工艺流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将结合附图对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义,本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不用于限制本发明。本发明所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明PPO/PPS组合物的反应机理如下(制备工艺流程图请见图1):
其中,R1为双接枝PPO,R2为超支化氨基改性聚硅氧烷,R3为PPS或双端羧基阻燃剂。
反应机理
由上述反应式可知,双接枝PPO的接枝物甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基团和接枝物马来酸酐的马来酸酐基团可以与聚苯醚的端羟基、聚苯硫醚的端羧基、双端羧基阻燃剂的端羧基、超支化氨基改性聚硅氧烷的端氨基反应,从而提高PPO与PPS的相容性,以及功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂在PPO/PPS组合物中的相容性和界面粘结性。同时,超支化氨基改性聚硅氧烷的端氨基可以与聚苯硫醚的端羧基、双端羧基阻燃剂的端羧基反应,提高双端羧基阻燃剂在PPO/PPS组合物中的相容性和界面粘结性。
本发明实施例和对比例中所使用的原料如下:
PPO树脂,特性黏度为40.5mL/g,购自蓝星化工新材料股份有限公司。
PPS树脂,数均相对分子质量为20000,羧基封端,购自浙江新和成特种材料有限公司。
PPS树脂,数均相对分子质量为20000,巯基封端,购自浙江新和成特种材料有限公司。
双接枝PPO,甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝率为0.8wt%,马来酸酐的接枝率为0.8wt%,购自沈阳科通塑胶有限公司。
磷酸氢二铵,购自国药集团化学试剂有限公司。
钼酸铵,购自国药集团化学试剂有限公司。
浓HNO3,购自国药集团化学试剂有限公司。
空心玻璃微珠,购自中钢集团马鞍山矿院新材料科技有限公司。
氢氧化钠,购自国药集团化学试剂有限公司。
γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷,购自南京能德新材料技术有限公司。
碱式磷酸铜,粒径为0.2μm,购自默克化工技术(上海)有限公司。
纳米氧化锡,粒径为50nm,购自南京凯林斯顿化工科技有限公司。
微米氧化锡,粒径为3μm,购自南京凯林斯顿化工科技有限公司。
4-(2-(((2-羧基乙烷基)(苯基)磷酰基)氧)乙氧基)-4-氧代己酸,购自成都拓利化工实业有限公司。
超支化氨基改性聚硅氧烷,购自嘉兴科瑞有机硅有限公司。
以下实施例和对比例中所使用的功能化空心玻璃微珠,其制备方法包括如下步骤:
(1)100g的磷酸氢二铵和100g的钼酸铵溶于去离子水,通过浓HNO3调节溶液pH为1.0,在70℃恒温水浴条件下搅拌5h,得到磷钼酸铵溶液;
(2)100g的空心玻璃微珠在10%的氢氧化钠溶液中超声洗涤30min,过滤,洗涤,烘干待用;
(3)在蒸发皿中加入步骤(1)的磷钼酸铵溶液,在加热浓缩的过程中加入步骤(2)的空心玻璃微珠,并不断搅拌,溶剂不断被蒸出,磷钼酸铵开始析出并部分沉积在漂浮的空心玻璃微珠表面上,随后抽滤,烘干,即得到磷钼酸铵改性空心玻璃微珠。
以下结合具体实施例来详细说明本发明。
实施例1 PPO/PPS组合物及其制备方法
本实施例的PPO/PPS组合物,由如下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 65份,
PPS树脂 35份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
上述PPO/PPS组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于130℃的温度下干燥2小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述双接枝PPO和超支化氨基改性聚硅氧烷加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为310℃,二区温度为315℃,三区温度为320℃,四区温度为320℃,五区温度为325℃,六区温度为325℃,七区温度为325℃,八区温度为320℃,模头温度为320℃,螺杆转速为700rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为55;所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区;步骤(1)和/或步骤(2)中,所述搅拌机为高速搅拌机,转速为1500转/分。
实施例2 PPO/PPS组合物及其制备方法
本实施例的PPO/PPS组合物,由如下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 70份,
PPS树脂 30份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
上述PPO/PPS组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于110℃的温度下干燥4小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述双接枝PPO和超支化氨基改性聚硅氧烷加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为290℃,二区温度为295℃,三区温度为300℃,四区温度为300℃,五区温度为305℃,六区温度为305℃,七区温度为305℃,八区温度为300℃,模头温度为300℃,螺杆转速为300rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为35;所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区;步骤(1)和/或步骤(2)中,所述搅拌机为高速搅拌机,转速为500转/分。
实施例3 PPO/PPS组合物及其制备方法
本实施例的PPO/PPS组合物,由如下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 73份,
PPS树脂 27份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
上述PPO/PPS组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于125℃的温度下干燥2.5小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述双接枝PPO和超支化氨基改性聚硅氧烷加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为305℃,二区温度为310℃,三区温度为315℃,四区温度为315℃,五区温度为320℃,六区温度为320℃,七区温度为320℃,八区温度为315℃,模头温度为315℃,螺杆转速为600rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为50;所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区;步骤(1)和/或步骤(2)中,所述搅拌机为高速搅拌机,转速为1000转/分。
实施例4 PPO/PPS组合物及其制备方法
本实施例的PPO/PPS组合物,由如下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 75份,
PPS树脂 25份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
上述PPO/PPS组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于115℃的温度下干燥3.5小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述双接枝PPO和超支化氨基改性聚硅氧烷加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为295℃,二区温度为300℃,三区温度为305℃,四区温度为305℃,五区温度为310℃,六区温度为310℃,七区温度为310℃,八区温度为305℃,模头温度为305℃,螺杆转速为400rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为40;所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区;步骤(1)和/或步骤(2)中,所述搅拌机为高速搅拌机,转速为1000转/分。
实施例5 PPO/PPS组合物及其制备方法
本实施例的PPO/PPS组合物,由如下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 77份,
PPS树脂 23份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
上述PPO/PPS组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于120℃的温度下干燥3小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述双接枝PPO和超支化氨基改性聚硅氧烷加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为300℃,二区温度为305℃,三区温度为310℃,四区温度为310℃,五区温度为315℃,六区温度为315℃,七区温度为315℃,八区温度为310℃,模头温度为310℃,螺杆转速为500rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为45;所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区;步骤(1)和/或步骤(2)中,所述搅拌机为高速搅拌机,转速为1000转/分。
实施例6 PPO/PPS组合物及其制备方法
本实施例的PPO/PPS组合物,由如下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 80份,
PPS树脂 20份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
上述PPO/PPS组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于120℃的温度下干燥3小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述双接枝PPO和超支化氨基改性聚硅氧烷加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为300℃,二区温度为305℃,三区温度为310℃,四区温度为310℃,五区温度为315℃,六区温度为315℃,七区温度为315℃,八区温度为310℃,模头温度为310℃,螺杆转速为500rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为45;所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区;步骤(1)和/或步骤(2)中,所述搅拌机为高速搅拌机,转速为1000转/分。
实施例7 PPO/PPS组合物及其制备方法
本实施例的PPO/PPS组合物,由如下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 85份,
PPS树脂 15份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
上述PPO/PPS组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于120℃的温度下干燥3小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述双接枝PPO和超支化氨基改性聚硅氧烷加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为300℃,二区温度为305℃,三区温度为310℃,四区温度为310℃,五区温度为315℃,六区温度为315℃,七区温度为315℃,八区温度为310℃,模头温度为310℃,螺杆转速为500rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为45;所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区;步骤(1)和/或步骤(2)中,所述搅拌机为高速搅拌机,转速为1000转/分。
对比例1
本对比例的PPO/PPS组合物,由如下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 85份,
PPS树脂(巯基封端) 15份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
上述PPO/PPS组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于120℃的温度下干燥3小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述双接枝PPO和超支化氨基改性聚硅氧烷加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为300℃,二区温度为305℃,三区温度为310℃,四区温度为310℃,五区温度为315℃,六区温度为315℃,七区温度为315℃,八区温度为310℃,模头温度为310℃,螺杆转速为500rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为45;所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区;步骤(1)和/或步骤(2)中,所述搅拌机为高速搅拌机,转速为1000转/分。
对比例2
本对比例的PPO/PPS组合物,由如下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 85份,
PPS树脂 15份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
上述PPO/PPS组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于120℃的温度下干燥3小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述超支化氨基改性聚硅氧烷加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为300℃,二区温度为305℃,三区温度为310℃,四区温度为310℃,五区温度为315℃,六区温度为315℃,七区温度为315℃,八区温度为310℃,模头温度为310℃,螺杆转速为500rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为45;所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区;步骤(1)和/或步骤(2)中,所述搅拌机为高速搅拌机,转速为1000转/分。
对比例3
本对比例的PPO/PPS组合物,由如下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 85份,
PPS树脂 15份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
上述PPO/PPS组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于120℃的温度下干燥3小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述双接枝PPO和超支化氨基改性聚硅氧烷加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为300℃,二区温度为305℃,三区温度为310℃,四区温度为310℃,五区温度为315℃,六区温度为315℃,七区温度为315℃,八区温度为310℃,模头温度为310℃,螺杆转速为500rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为45;所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区;步骤(1)和/或步骤(2)中,所述搅拌机为高速搅拌机,转速为1000转/分。
对比例4
本对比例的PPO/PPS组合物,由如下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 85份,
PPS树脂 15份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
上述PPO/PPS组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于120℃的温度下干燥3小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述双接枝PPO和超支化氨基改性聚硅氧烷加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为300℃,二区温度为305℃,三区温度为310℃,四区温度为310℃,五区温度为315℃,六区温度为315℃,七区温度为315℃,八区温度为310℃,模头温度为310℃,螺杆转速为500rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为45;所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区;步骤(1)和/或步骤(2)中,所述搅拌机为高速搅拌机,转速为1000转/分。
对比例5
本对比例的PPO/PPS组合物,由如下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 85份,
PPS树脂 15份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
上述PPO/PPS组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于120℃的温度下干燥3小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述双接枝PPO和超支化氨基改性聚硅氧烷加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述功能化空心玻璃微珠和双端羧基阻燃剂加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为300℃,二区温度为305℃,三区温度为310℃,四区温度为310℃,五区温度为315℃,六区温度为315℃,七区温度为315℃,八区温度为310℃,模头温度为310℃,螺杆转速为500rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为45;所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区;步骤(1)和/或步骤(2)中,所述搅拌机为高速搅拌机,转速为1000转/分。
对比例6
本对比例的PPO/PPS组合物,由如下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 85份,
PPS树脂 15份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
上述PPO/PPS组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于120℃的温度下干燥3小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述双接枝PPO和超支化氨基改性聚硅氧烷加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、微米氧化锡和双端羧基阻燃剂加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为300℃,二区温度为305℃,三区温度为310℃,四区温度为310℃,五区温度为315℃,六区温度为315℃,七区温度为315℃,八区温度为310℃,模头温度为310℃,螺杆转速为500rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为45;所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区;步骤(1)和/或步骤(2)中,所述搅拌机为高速搅拌机,转速为1000转/分。
对比例7
本对比例的PPO/PPS组合物,由如下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 85份,
PPS树脂 15份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
上述PPO/PPS组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于120℃的温度下干燥3小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述双接枝PPO加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为300℃,二区温度为305℃,三区温度为310℃,四区温度为310℃,五区温度为315℃,六区温度为315℃,七区温度为315℃,八区温度为310℃,模头温度为310℃,螺杆转速为500rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为45;所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区;步骤(1)和/或步骤(2)中,所述搅拌机为高速搅拌机,转速为1000转/分。
以下为实施例1-7与对比例1-7的原料组成一览表。
表1实施例1-7与对比例1-7的原料组成一览表
备注:a,羧基封端的PPS替换为巯基封端的PPS;b,功能化空心玻璃微珠替换为普通空心玻璃微珠;c,纳米氧化锡替换为微米氧化锡。
实施例1~7为调整PPO、PPS、双接枝PPO、功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡、双端羧基阻燃剂、超支化氨基改性聚硅氧烷的添加量制备PPO/PPS组合物,对比例1为羧基封端的PPS替换为巯基封端的PPS,对比例2为不添加双接枝PPO,对比例3为不添加功能化空心玻璃微珠,对比例4为功能化空心玻璃微珠替换为普通空心玻璃微珠以及不添加双端羧基阻燃剂,对比例5为不添加碱式磷酸铜和纳米氧化锡,对比例6为纳米氧化锡替换为微米氧化锡,对比例7为不添加超支化氨基改性聚硅氧烷。
将上述实施例和对比例制备得到的PPO/PPS组合物进行以下性能测试:
拉伸强度:按照GB/T 1040-2006标准测试,拉伸速率为50mm/min。
缺口冲击强度:按照GB/T 1843-2008标准测试。
阻燃性能:按UL 94标准测试,厚度0.8mm。
可激光直接成型性:采用塑料件表面金属镀层附着力测试(或称百格测试),按ASTM D3359标准测试,具体如下,在室温23±2℃,相对湿度50±5%的条件下,用锋利刀片(刀锋角度为15°~30°)在测试样品表面划10×10个1mm×1mm小网格,每一条划线深及镀层底层;毛刷将测试区域刷干净;用3M 600号胶带牢牢粘住被测试小网格,并用橡皮擦用力擦拭胶带,以加大胶带与被测区域的接触面积及力度;用手抓住胶带一端,在垂直方向以60°角度迅速扯下透明胶带,同一位置进行2次相同测试。结果判定:要求附着力≥4B时为合格;5B-划线边缘光滑,在划线的边缘及交叉点处均无油漆脱落;4B-在划线的交叉点处有小片的油漆脱落,且脱落总面积小于5%;3B-在划线的边缘及交叉点处有小片的油漆脱落,且脱落总面积在5%~15%之间;2B-在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落,且脱落总面积在15%~35%之间;1B-在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落,且脱落总面积在35%~65%之间;0B-在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落,且脱落总面积大于65%。
介电常数:按GB/T 5597-1999标准测试,测试频率5GHz。
性能测试结果如表2所示。
表2实施例1-7与对比例1-7的PPO/PPS组合物的性能表
从表2可以看出:
随着PPS、双接枝PPO、功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜和纳米氧化锡的添加量减少,PPO/PPS组合物的拉伸强度降低,缺口冲击强度提高。这主要是因为PPS属于结晶型塑料,其树脂基材的拉伸强度较高,同时功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜和纳米氧化锡起到一定的补强作用,因此其添加量减少,拉伸强度降低;功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜和纳米氧化锡在基材树脂中易作为应力集中点,在受到外力冲击时产生裂纹,导致缺口冲击强度下降,随着其添加量减少,缺口冲击强度提高。
复配采用PPS、功能化空心玻璃微珠和双端羧基阻燃剂可以提高PPO/PPS组合物的阻燃性能,实施例1~7其阻燃性能达到UL 94(0.8mm)V0级别;复配采用碱式磷酸铜和纳米氧化锡提高PPO/PPS组合物的可激光直接成型性,实施例1~7其塑料件表面金属镀层附着力测试达到5B。
随着功能化空心玻璃微珠的添加量减少,PPO/PPS组合物的介电常数提高。这主要是因为功能化空心玻璃微珠的介电常数(Dk)为1.2~2.2(测试频率100MHz),可有效降低聚合物组合物的介电常数。
综上所述,通过调整PPO、PPS、双接枝PPO、功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡、双端羧基阻燃剂、超支化氨基改性聚硅氧烷的添加量,在各助剂的协同配合下,可以得到本发明的具有优异的力学性能、阻燃性能、可激光直接成型性和低介电性,以及价格优势的PPO/PPS组合物。
与实施例7相比,对比例1为羧基封端的PPS替换为巯基封端的PPS,由于PPS原有的巯基端基活性较弱,在与PPO共混过程中相容性不佳,因此选用对氯苯酸系列作为改性剂,引入羧基端基以提高PPS的反应活性,增加其与PPO的相容性,提高PPO/PPS组合物的力学性能。因此,对比例1的拉伸强度和缺口冲击强度低于实施例7的。
与实施例7相比,对比例2为不添加双接枝PPO,由于双接枝PPO的接枝物甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基团和接枝物马来酸酐的马来酸酐基团可以与聚苯醚的端羟基、聚苯硫醚的端羧基、双端羧基阻燃剂的端羧基、超支化氨基改性聚硅氧烷的端氨基反应,从而提高PPO与PPS的相容性,以及功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂在PPO/PPS组合物中的相容性和界面粘结性,从而提高PPO/PPS组合物的力学性能。因此,对比例2的拉伸强度和缺口冲击强度低于实施例7的。
与实施例7相比,对比例3为不添加功能化空心玻璃微珠,由于功能化空心玻璃微珠为磷钼酸铵改性空心玻璃微珠。其中,磷钼酸铵是一种钼系化合物,具有良好的抑烟效果,作用机理为钼化合物酸以Lewis酸机理催化聚合物形成反式多烯,使聚合物难以环化生成芳香族环状结构,因而减少了可燃组分的释放,降低生烟量,起到抑烟效果。同时,磷钼酸铵具有磷酸、钼酸等本质阻燃所需要的酸源,有膨胀型阻燃剂所需的气源,以及与聚合物组成的碳源构成的可膨胀型阻燃体系。并且,空心玻璃微珠内部主要是氮气、二氧化碳等窒息性气体,能提高材料的阻燃性,其介电常数(Dk)为1.2~2.2(测试频率100MHz),可有效降低聚合物组合物的介电常数。因此,对比例3的阻燃性能低于实施例7的,以及对比例3的介电常数高于实施例7的。
与实施例7相比,对比例4为功能化空心玻璃微珠替换为普通空心玻璃微珠以及不添加双端羧基阻燃剂,由于空心玻璃微珠内部主要是氮气、二氧化碳等窒息性气体,能提高材料的阻燃性,以及双端羧基阻燃剂可以提高PPO/PPS组合物的阻燃性能。因此,对比例4的阻燃性能低于实施例7的。
与实施例7相比,对比例5为不添加碱式磷酸铜和纳米氧化锡,由于复配采用碱式磷酸铜和纳米氧化锡可以提高PPO/PPS组合物的可激光直接成型性。因此,对比例5的可激光直接成型性低于实施例7的。
与实施例7相比,对比例6为纳米氧化锡替换为微米氧化锡,而纳米氧化锡比传统的微米氧化锡具有更佳的可激光直接成型性,这是因为基于纳米粒子的小尺寸效应和表面效应共同作用的结果方面,小尺寸效应会增加材料会光的吸收,并且尺寸越小,粒子对光的吸收作用越强,因此激光对纳米氧化锡的改性作用更强。另一方面,随着氧化锡的粒径尺寸的减小,其表面效应增强,表面原子数占原子总数的百分比会显著增加,结合氧化锡中锡原子位于晶体端点的金红石结构,相比微米氧化锡,以纳米氧化锡制备的LDS材料表面的锡原子的相对密度更高,经过激光辐射后可为化学镀铜提供更多的催化活化种子;而且由于纳米粒子表面的原子数目较多,表面原子的配位数不足以及结合能与内部原子不同,使得纳米粒子具有很高的表面能和很高的表面活性,在化学镀铜过程中,材料表面的锡原子更易与化学镀液中的其他原子反应,提高了其作为活化种子的催化活性。因此对比微米氧化锡,以纳米氧化锡作为可激光直接成型性功能助剂时可提供更多的活化种子和催化活性,样品化学起镀时间更短,速度更快,镀层更细腻,镀层与基体材料的结合力也更好。因此,对比例6的可激光直接成型性低于实施例7的。
与实施例7相比,对比例7为不添加超支化氨基改性聚硅氧烷,由于超支化氨基改性聚硅氧烷具有黏度低、分子链缠结少和加工性能优异等优点,其是以双端环氧基聚硅氧烷和二乙烯三胺为原料,通过环氧基与胺基的亲核开环反应合成得到二乙烯三胺改性双端环氧基聚硅氧烷。其中,二乙烯三胺分子中伯胺基和仲胺基具有较高反应活性,可通过与环氧基封端聚硅氧烷发生开环聚合反应,合成超支化聚硅氧烷,并在聚硅氧烷链段中引入极性的胺基和羟基基团,提高其在PPO/PPS组合物中的分散性和相容性,从而提高PPO/PPS组合物的力学性能。因此,对比例7的拉伸强度和缺口冲击强度低于实施例7的。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种PPO/PPS组合物,其特征在于,由以下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 65~85份,
PPS树脂 15~35份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
所述PPS树脂为羧基封端的聚苯硫醚;
所述双接枝PPO为双接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯与马来酸酐;
所述功能化空心玻璃微珠为磷钼酸铵改性空心玻璃微珠;
所述双端羧基阻燃剂为双端羧基的磷酸酯阻燃剂;
所述超支化氨基改性聚硅氧烷为二乙烯三胺改性双端环氧基聚硅氧烷。
2.根据权利要求1所述的PPO/PPS组合物,其特征在于,由以下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 70~80份,
PPS树脂 20~30份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
3.根据权利要求2所述的PPO/PPS组合物,其特征在于,由以下重量份的原料制备而成:
PPO树脂 73~77份,
PPS树脂 23~27份,
PPO树脂和PPS树脂的重量份总和为 100份,
4.根据权利要求1所述的PPO/PPS组合物,其特征在于,所述PPO树脂的特性黏度为39.5~41.5mL/g,按照GB/T 1632.1-2008标准进行测试,溶剂为氯仿;和/或,所述PPS树脂的数均相对分子质量为15000~25000;和/或,所述双接枝PPO的甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝率为0.6~1.0wt%,马来酸酐的接枝率为0.6~1.0wt%。
5.根据权利要求1所述的PPO/PPS组合物,其特征在于,所述功能化空心玻璃微珠的制备方法如下:
(1)100重量份的磷酸氢二铵和100重量份的钼酸铵溶于去离子水,通过浓HNO3调节溶液pH为0.8~1.2,在60~80℃恒温水浴条件下搅拌4~6h,得到磷钼酸铵溶液;
(2)100重量份的空心玻璃微珠在8~12%的氢氧化钠溶液中超声洗涤20~40min,过滤,洗涤,烘干待用;
(3)在蒸发皿中加入步骤(1)的磷钼酸铵溶液,在加热浓缩的过程中加入步骤(2)的空心玻璃微珠,并不断搅拌;溶剂不断被蒸出,磷钼酸铵开始析出并部分沉积在漂浮的空心玻璃微珠表面上,随后抽滤,烘干,即得到磷钼酸铵改性空心玻璃微珠。
6.根据权利要求1所述的PPO/PPS组合物,其特征在于,所述碱式磷酸铜经过γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷改性得到;和/或,所述纳米氧化锡经过γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷改性得到;和/或,所述碱式磷酸铜的粒径为0.1~0.3μm;和/或,所述纳米氧化锡的粒径为30~70nm;和/或,所述双端羧基阻燃剂为4-(2-(((2-羧基乙烷基)(苯基)磷酰基)氧)乙氧基)-4-氧代己酸;和/或,所述超支化氨基改性聚硅氧烷是以双端环氧基聚硅氧烷和二乙烯三胺为原料,通过环氧基与胺基的亲核开环反应合成得到二乙烯三胺改性双端环氧基聚硅氧烷。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的PPO/PPS组合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于110~130℃的温度下干燥2~4小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述双接枝PPO和超支化氨基改性聚硅氧烷加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为290~310℃,二区温度为295~315℃,三区温度为300~320℃,四区温度为300~320℃,五区温度为305~325℃,六区温度为305~325℃,七区温度为305~325℃,八区温度为300~320℃,模头温度为300~320℃,螺杆转速为300~700rpm。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述PPO/PPS组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述PPO树脂和PPS树脂置于115~125℃的温度下干燥2.5~3.5小时后,冷却,将冷却后的PPO树脂和PPS树脂以及所述双接枝PPO和超支化氨基改性聚硅氧烷加入到搅拌机中进行混合;
(2)将所述功能化空心玻璃微珠、碱式磷酸铜、纳米氧化锡和双端羧基阻燃剂加入到另一台搅拌机中进行混合;
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中,并在平行双螺杆挤出机的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出,造粒,工艺参数包括:一区温度为295~305℃,二区温度为300~310℃,三区温度为305~315℃,四区温度为305~315℃,五区温度为310~320℃,六区温度为310~320℃,七区温度为310~320℃,八区温度为305~315℃,模头温度为305~315℃,螺杆转速为400~600rpm。
9.根据权利要求7-8任一项所述的制备方法,其特征在于,所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;和/或,所述平行双螺杆挤出机的螺杆长度L和直径D之比L/D为35~55;和/或,所述平行双螺杆挤出机的螺杆上设有1个以上的啮合块区和1个以上的反螺纹区;步骤(1)和/或步骤(2)中,所述搅拌机为高速搅拌机,转速为500-1500转/分。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述平行双螺杆挤出机的螺杆长度L和直径D之比L/D为40~50;和/或,所述平行双螺杆挤出机的螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区。
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