[發明專利]一種高導熱高強度絕緣PPS復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210510596.0
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN102993751A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 樊邦揚
• 申請（專利權）人: 鶴山麗得電子實業有限公司
• 主分類號: C08L81/02
• 分類號: C08L81/02;C08K9/00;C08K7/10;C08K7/08;C08K7/06;C08K3/28;C08K3/34
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技術領域

本發明涉及高分子復合材料技術領域，尤其涉及一種高導熱高強度絕緣PPS復合材料及其制備方法。

背景技術

近年來隨著高分子科學技術的進步以及信息等新產業的蓬勃發展，對高分子材料提出新的性能要求，高分子材料開始成為熱的良導體，扮演了導熱領域的重要角色，顛覆了傳統的塑料高分子材料隔熱的概念。導熱復合材料與金屬材料相比，具體有以下幾大優勢：第一，重量輕；第二，設計自由度高；第三，加工成型方便；第四，絕緣性能好；第五，無需二次加工，更綠色環保。

聚苯硫醚(PPS)又稱聚苯撐硫、聚亞(次)苯基硫醚，是一種輕量化、高性能材料，在電子、汽車、精密機械及航空航天、軍事設備中的應用正越來越受到重視，尤其在新型復合材料應用上極具潛質。PPS的鏈節結構單元非常簡單，剛硬的單體賦予材料在高溫下很高的強度、剛度保留率，有著較強的結晶趨勢和較大的結晶度，然而，同時也因為PPS主鏈上有大量苯環，并且結晶度很高，使其斷裂伸長率低，韌性、抗沖擊性也較差；另一方面，PPS導熱系數較低，是熱的不良導體。這些缺點在一定程度上限制了它的應用。因此，對其進行改性研究勢在必行。

現有技術對PPS復合材料的研究大多集中于使用纖維增強材料，如玻纖和碳纖維，還有偶聯劑處理的無機填料，如各種高導熱性的氮化物或氧化物納米微粒，使PPS復合材料的結構得到了增強，性能有所改善，可是也產生了如下負面效果：a.添加過多的碳纖維會影響PPS復合材料的絕緣性，而添加玻纖則會導致產品出現表面粗糙，有毛刺的現象；b.采用偶聯劑處理的無機填料由于表面積效應容易出現聚團，加大了產品的制備難度，性能也受到了影響；c.高填充率的采用普通無機填料，提高了PPS復合材料的導熱系數，卻降低了其機械強度。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中的缺點而提供一種導熱性好，高度絕緣，高機械強度，制作工藝簡單、外表美觀、易于實現的PPS復合材料及其制備方法。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種高導熱高強度絕緣PPS復合材料，其特征是，按質量百分比組成為：

所述的聚苯硫醚樹脂是改性線型聚苯硫醚樹脂，分子量大于100000。

所述的碳纖維為短切纖維，短切長度為5-12nm。

所述的等離子表面活化處理的無機填料是指經過介質阻擋放電處理得到的無機填料。

所述的介質阻擋放電處理為放電電壓500-10000V，處理時間10-40min。

所述的等離子表面活化處理的無機填料是由納米氮化鋁粉末和無機晶須組成的混合物。

所述的納米氮化鋁粉末，是由片狀和顆粒狀納米氮化鋁粉末按體積比1：6混合而成的，其中片狀氮化鋁粉末的長徑為100-300nm，顆粒狀氮化鋁粉末的粒徑為5-20nm。

所述的無機晶須是碳化硅晶須、硫酸鈣晶須、硫酸鋇晶須、硫酸鎂晶須、碳酸鈣晶須、碳酸鎂晶須中的一種或兩種以上的混合物，晶須長度為10-25μm。

所述的高導熱性Si₃N₄是在原料粉體中加入有規則取向排列的晶種粒子，形成具有取向結構的纖維狀氮化硅，其粒徑為5～20μm。

所述的熱穩定劑為脂肪醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯鹽和亞磷酸三壬基苯酯中的一種或兩種的混合物。

本發明的PPS復合材料的制備方法包括如下步驟：

（1）稱取納米氮化鋁粉末和無機晶須的混合物，放入丙酮中清洗并浸泡10min以除去表面污物，取出后用蒸餾水清洗去除殘留丙酮，放在干凈敞開空間晾干；

（2）將步驟（1）處理所得的無機填料放入粉末處理裝置中，緩慢通入氦氣，進行介質阻擋放電，放電電壓為500-10000V，處理時間為10-40min，處理完畢后保存于氦氣中待用；

（3）對聚苯硫醚樹脂作氧化熱交聯處理，處理溫度控制在250-280℃，氧化熱交聯2-4小時；

（4）按質量百分比稱取上述步驟所得的介質阻擋放電處理的無機填料和氧化熱交聯處理的聚苯硫醚樹脂，放入高速攪拌機中，加入高導熱性Si₃N₄和熱穩定劑，高速混合均勻；

（5）將上述混合料在雙螺桿擠出機中與碳纖維混合，經熔融擠出，造粒，獲得高導熱高強度絕緣PPS復合材料。

跟現有技術相比，本發明所具備的特點和有益效果是：