一種高導(dǎo)熱高強(qiáng)度絕緣PPS復(fù)合材料及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種高導(dǎo)熱高強(qiáng)度絕緣PPS復(fù)合材料及其制備方法。該發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)由聚苯硫醚樹(shù)脂、碳纖維、等離子表面活化處理的無(wú)機(jī)填料、高導(dǎo)熱性Si3N4和熱穩(wěn)定劑組成。制備方法如下：1）將無(wú)機(jī)填料清洗并進(jìn)行表面活化處理；2）對(duì)聚苯硫醚樹(shù)脂進(jìn)行氧化熱交聯(lián)處理；3）將無(wú)機(jī)填料、聚苯硫醚樹(shù)脂、高導(dǎo)熱性Si3N4和熱穩(wěn)定劑放入高速攪拌機(jī)中高速混合均勻；4）將上述混合料在雙螺桿擠出機(jī)中與碳纖維混合，經(jīng)熔融擠出，造粒。采用本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)所述方案制得的PPS復(fù)合材料具有高導(dǎo)熱、高度絕緣和高機(jī)械強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，且制作工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可廣泛用于電子電器元件、機(jī)械、汽車(chē)配件等技術(shù)領(lǐng)域。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及高分子復(fù)合材料
，尤其涉及一種高導(dǎo)熱高強(qiáng)度絕緣PPS復(fù)合材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
近年來(lái)隨著高分子科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及信息等新產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)高分子材料提出新的性能要求，高分子材料開(kāi)始成為熱的良導(dǎo)體，扮演了導(dǎo)熱領(lǐng)域的重要角色，顛覆了傳統(tǒng)的塑料高分子材料隔熱的概念。導(dǎo)熱復(fù)合材料與金屬材料相比，具體有以下幾大優(yōu)勢(shì) 第一，重量輕；第二，設(shè)計(jì)自由度高；第三，加工成型方便；第四，絕緣性能好；第五，無(wú)需二次加工，更綠色環(huán)保。聚苯硫醚(PPS)又稱(chēng)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(chē)、精密機(jī)械及航空航天、軍事設(shè)備中的應(yīng)用正越來(lái)越受到重視，尤其在新型復(fù)合材料應(yīng)用上極具潛質(zhì)。PPS的鏈節(jié)結(jié)構(gòu)單元非常簡(jiǎn)單，剛硬的單體賦予材料在高溫下很高的強(qiáng)度、剛度保留率，有著較強(qiáng)的結(jié)晶趨勢(shì)和較大的結(jié)晶度，然而，同時(shí)也因?yàn)镻PS主鏈上有大量苯環(huán)，并且結(jié)晶度很高，使其斷裂伸長(zhǎng)率低，韌性、抗沖擊性也較差；另一方面，PPS 導(dǎo)熱系數(shù)較低，是熱的不良導(dǎo)體。這些缺點(diǎn)在一定程度上限制了它的應(yīng)用。因此，對(duì)其進(jìn)行改性研究勢(shì)在必行。現(xiàn)有技術(shù)對(duì)PPS復(fù)合材料的研究大多集中于使用纖維增強(qiáng)材料，如玻纖和碳纖維，還有偶聯(lián)劑處理的無(wú)機(jī)填料，如各種高導(dǎo)熱性的氮化物或氧化物納米微粒，使PPS復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)得到了增強(qiáng)，性能有所改善，可是也產(chǎn)生了如下負(fù)面效果a.添加過(guò)多的碳纖維會(huì) 影響PPS復(fù)合材料的絕緣性，而添加玻纖則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)表面粗糙，有毛刺的現(xiàn)象； b.采用偶聯(lián)劑處理的無(wú)機(jī)填料由于表面積效應(yīng)容易出現(xiàn)聚團(tuán)，加大了產(chǎn)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(wú)機(jī)填料，提高了 PPS復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)，卻降低了其機(jī)械強(qiáng)度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)而提供一種導(dǎo)熱性好，高度絕緣， 高機(jī)械強(qiáng)度，制作工藝簡(jiǎn)單、外表美觀、易于實(shí)現(xiàn)的PPS復(fù)合材料及其制備方法。為達(dá)到上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是—種高導(dǎo)熱高強(qiáng)度絕緣PPS復(fù)合材料，其特征是，按質(zhì)量百分比組成為聚苯硫醚樹(shù)脂30-70%碳纖維5-15%等離子表面活化處理的無(wú)機(jī)填料10-40%高導(dǎo)熱性Si3N45-15%熱穩(wěn)定劑O. 5-1 5%ο所述的聚苯硫醚樹(shù)脂是改性線型聚苯硫醚樹(shù)脂，分子量大于100000。所述的碳纖維為短切纖維，短切長(zhǎng)度為5-12nm。所述的等離子表面活化處理的無(wú)機(jī)填料是指經(jīng)過(guò)介質(zhì)阻擋放電處理得到的無(wú)機(jī)填料。所述的介質(zhì)阻擋放電處理為放電電壓500-10000V，處理時(shí)間10_40min。所述的等離子表面活化處理的無(wú)機(jī)填料是由納米氮化鋁粉末和無(wú)機(jī)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(zhǎng)徑為100-300nm，顆粒狀氮化鋁粉末的粒徑為5_20nm。所述的無(wú)機(jī)晶須是碳化娃晶須、硫酸1丐晶須、硫酸鎖晶須、硫酸續(xù)晶須、碳酸I丐晶須、碳酸鎂晶須中的一種或兩種以上的混合物，晶須長(zhǎng)度為10-25 μ m。所述的高導(dǎo)熱性Si3N4是在原料粉體中加入有規(guī)則取向排列的晶種粒子，形成具有取向結(jié)構(gòu)的纖維狀氮化硅，其粒徑為5 20 μ m。所述的熱穩(wěn)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。本專(zhuān)利技術(shù)的PPS復(fù)合材料的制備方法包括如下步驟(I)稱(chēng)取納米氮化鋁粉末和無(wú)機(jī)晶須的混合物，放入丙酮中清洗并浸泡IOmin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(kāi)空間晾干；(2)將步驟(I)處理所得的無(wú)機(jī)填料放入粉末處理裝置中，緩慢通入氦氣，進(jìn)行介質(zhì)阻擋放電，放電電壓為500-10000V，處理時(shí)間為10-40min，處理完畢后保存于氦氣中待用；(3)對(duì)聚苯硫醚樹(shù)脂作氧化熱交聯(lián)處理，處理溫度控制在250-280°C，氧化熱交聯(lián) 2-4小時(shí)；(4)按質(zhì)量百分比稱(chēng)取上述步驟所得的介質(zhì)阻擋放電處理的無(wú)機(jī)填料和氧化熱交聯(lián)處理的聚苯硫醚樹(shù)脂，放入高速攪拌機(jī)中，加入高導(dǎo)熱性Si3N4和熱穩(wěn)定劑，高速混合均勻；(5)將上述混合料在雙螺桿擠出機(jī)中與碳纖維混合，經(jīng)熔融擠出，造粒，獲得高導(dǎo)熱高強(qiáng)度絕緣PPS復(fù)合材料。跟現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)所具備的特點(diǎn)和有益效果是(I)引入短切碳纖維，實(shí)現(xiàn)了以下效果a.增加定向?qū)崮芰Γ籦.增加材料的強(qiáng)度和韌性；c.產(chǎn)品表面相對(duì)光滑、美觀，不會(huì)像加了玻璃纖維的復(fù)合材料一樣出現(xiàn)表面粗糙、有毛刺的現(xiàn)象；(2)無(wú)機(jī)填料經(jīng)過(guò)等離子表面活化處理，既降低了表面能，避免聚團(tuán)，又提高了可潤(rùn)濕性和粘附性，改善了其在樹(shù)脂基體中的分散性和粘合性；選用的復(fù)合無(wú)機(jī)填料長(zhǎng)短結(jié)合優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，對(duì)材料的結(jié)合起到了高效的增強(qiáng)和增韌作用，賦予本專(zhuān)利技術(shù)制作的PPS復(fù)合材料良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐沖擊性，并改善了加工性能；片狀與顆粒狀納米氮化鋁粉末混合均勻后相互緊密結(jié)合，讓填料間形成最大的堆砌度，使體系中的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)在最大程度上形成高導(dǎo)熱體系，從而實(shí)現(xiàn)有效的熱傳導(dǎo)；(3)采用的高導(dǎo)熱性Si3N4在原料粉體中加入晶種粒子，且晶種粒子有規(guī)則取向排列，形成具有取向的纖維狀結(jié)構(gòu)，使Si3N4的熱導(dǎo)率呈現(xiàn)各向異性，在結(jié)構(gòu)取向上熱導(dǎo)率為 120W/m*K，為普通Si3N4的3倍，相當(dāng)于鋼的熱導(dǎo)率，大大提高了 PPS復(fù)合材料的導(dǎo)熱效果。具體實(shí)施方式本專(zhuān)利技術(shù)的制備方法如下(I)稱(chēng)取納米氮化鋁粉末和無(wú)機(jī)晶須的混合物，放入丙酮中清洗并浸泡IOmin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(kāi)空間晾干；(2)將步驟(I)處理所得的無(wú)機(jī)填料放入粉末處理裝置中，緩慢通入氦氣，進(jìn)行介質(zhì)阻擋放電，放電電壓為500-10000V，處理時(shí)間為10-40min，處理完畢后保存于氦氣中待用； (3)對(duì)聚苯硫醚樹(shù)脂作氧化熱交聯(lián)處理，處理溫度控制在250-280°C，氧化熱交聯(lián) 2-4小時(shí)；(4)按質(zhì)量百分比稱(chēng)取上述步驟所得的介質(zhì)阻擋放電處理的無(wú)機(jī)填料和氧化熱交聯(lián)處理的聚苯硫醚樹(shù)脂，放入高速攪拌機(jī)中，加入高導(dǎo)熱性Si3N4和熱穩(wěn)定劑，高速混合均勻；(5)將上述混合料在雙螺桿擠出機(jī)中與碳纖維混合，經(jīng)熔融擠出，冷卻造粒，獲得高導(dǎo)熱高強(qiáng)度絕緣PPS復(fù)合材料。為了加深對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)的理解，下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步詳述。所述實(shí)施例僅用于說(shuō)明本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)方案，并不構(gòu)成對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)權(quán)利保護(hù)范圍的限定。實(shí)施例1(I)稱(chēng)取納米氮化鋁粉末和碳化硅晶須、硫酸鋇晶須的混合物，放入丙酮中清洗并浸泡IOmin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(kāi)空間晾干。(2)將步驟(I)處理所得的無(wú)機(jī)填料放入粉末處理裝置中，緩慢通入氦氣，進(jìn)行介質(zhì)阻擋放電，放電電壓為1000V，處理時(shí)間為35min，處理完畢后保存于氦氣中待用。(3)對(duì)聚苯硫醚樹(shù)脂作氧化熱交聯(lián)處理，處理溫度控制在250°C，氧化熱交聯(lián)4小時(shí)。(4)稱(chēng)取上述步驟所得的介質(zhì)阻擋放電處理的15kg無(wú)機(jī)填料和74kg氧化熱交聯(lián)處理的聚苯硫醚樹(shù)脂，放入高速攪拌機(jī)中，加入8kg高導(dǎo)熱性Si3N4和1. 3kg脂肪醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯鹽與亞磷酸三壬基苯酯的混合物，高速混合均勻。(5)將上述混合料在雙螺桿擠出機(jī)中與IOkg碳纖維混合均勻，經(jīng)熔融擠出，冷卻造粒，獲得高導(dǎo)熱高強(qiáng)度絕緣PPS復(fù)合材料。實(shí)施例2(I)稱(chēng)取納米氮化鋁粉末和硫酸鈣晶須、硫酸鎂晶須、碳酸鎂晶須本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高導(dǎo)熱高強(qiáng)度絕緣PPS復(fù)合材料，其特征是，按質(zhì)量百分比組成為：FDA00002513643700011.jpg

【技術(shù)特征摘要】

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：樊邦揚(yáng)，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：鶴山麗得電子實(shí)業(yè)有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：