本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抗高電壓聚苯硫醚材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

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(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)閜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。

具體而言，聚苯硫醚(pps)具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐高溫、耐化學(xué)藥品性、難燃、熱穩(wěn)定性好、電性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)由于具有易成型加工、成本低、尺寸穩(wěn)定性好、可以通過(guò)煙霧試驗(yàn)和霉菌試驗(yàn)等優(yōu)勢(shì)，故在航電連接器領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但目前，航電連接器領(lǐng)域遇到的問(wèn)題是聚苯硫醚(pps)注塑制品耐高壓(25kv/mm)性能不足，無(wú)法在高端場(chǎng)合下使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種抗高電壓聚苯硫醚材料及其制備方法。本發(fā)明針對(duì)聚苯硫醚結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)高聚物共混方式，可以較大程度提高聚苯硫醚注塑制品的電擊穿強(qiáng)度，完全能滿足航電連接器領(lǐng)域?qū)Σ牧想姄舸?qiáng)度要求。

本發(fā)明所提供的技術(shù)方案如下：

一種抗高電壓聚苯硫醚材料，包括以下重量百分含量的各組分：70～80％的聚苯硫醚，18～26％的液晶聚合物，1～2％的納米陶瓷，0.5～1％的液態(tài)反應(yīng)型相容劑，0.1～0.3％的聚四氟乙烯。

具體的，所述液態(tài)反應(yīng)型相容劑為環(huán)狀酸酐型相容劑、羧酸型相容劑、環(huán)氧型相容劑、惡唑啉型相容劑、酰亞胺型相容劑、異氰酸酯型相容劑或低分子型相容劑。

具體的，所述液晶聚合物為溶致性液晶聚合物、熱致性液晶聚合物或壓致性液晶聚合物。

本發(fā)明所提供的抗高電壓聚苯硫醚材料通過(guò)對(duì)聚苯硫醚進(jìn)行改性，將電擊穿強(qiáng)度基本范圍由13～19kv/mm顯著提升至29～33kv/mm，完全能滿足航電連接器領(lǐng)域?qū)Σ牧想姄舸?qiáng)度要求。并且，由于液晶聚合物(lcp)流動(dòng)性能極佳、耐溫性能好，使塑料件耐溫性能更好，可作為超薄零件材料。

本發(fā)明還提供了一種抗高電壓聚苯硫醚材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將70～80份的聚苯硫醚、18～26份的液晶聚合物、1～2份的納米陶瓷微粉、0.5～1份的液態(tài)反應(yīng)型相容劑和0.1～0.3份的聚四氟乙烯均勻混合后干燥；

2)將干燥后的混合料造粒，得到抗高電壓聚苯硫醚材料。

具體的，所述態(tài)反應(yīng)型相容劑為環(huán)狀酸酐型相容劑、羧酸型相容劑、環(huán)氧型相容劑、惡唑啉型相容劑、酰亞胺型相容劑、異氰酸酯型相容劑或低分子型相容劑。

具體的，所述液晶聚合物為溶致性液晶聚合物、熱致性液晶聚合物或壓致性液晶聚合物。

具體的，聚四氟乙烯的粒徑小于500目。

具體的，步驟1)中，干燥溫度為125～135度，干燥時(shí)間為4.5～5.5小時(shí)。

具體的，步驟2)中，用雙螺桿造粒機(jī)造粒，得到抗高電壓聚苯硫醚材料。

通過(guò)本發(fā)明所提供的抗高電壓聚苯硫醚材料的制備方法得到的聚苯硫醚塑料制件抗高電壓性能得到極大提高；使用本配方后同樣條件測(cè)試擊穿電壓穩(wěn)定在25kv/mm以上，達(dá)到29～33kv/mm，完全可以航電連接器電擊穿強(qiáng)度使用要求。由于液晶聚合物(lcp)流動(dòng)性能極佳、耐溫性能好，使用本配方生產(chǎn)出料的塑料件耐溫性能更好，可以生產(chǎn)超薄零件。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

1)將70～80份的聚苯硫醚、18～26份的液晶聚合物、1～2份的納米陶瓷微粉、0.5～1份的液態(tài)反應(yīng)型相容劑和0.1～0.3份的聚四氟乙烯均勻混合后干燥，干燥溫度為125～135度，干燥時(shí)間為4.5～5.5小時(shí)；

2)將干燥后的混合料造粒，得到抗高電壓聚苯硫醚材料，擊穿電壓29～33kv/mm，耐溫278～280℃，成型最薄壁0.13～0.15mm。

實(shí)施例2

1)將75～80份的聚苯硫醚、18～22份的液晶聚合物、1～2份的納米陶瓷微粉、0.5～1份的液態(tài)反應(yīng)型相容劑和0.1～0.3份的聚四氟乙烯均勻混合后干燥，干燥溫度為130～135度，干燥時(shí)間為4.5～5.0小時(shí)；

2)將干燥后的混合料造粒，得到抗高電壓聚苯硫醚材料，擊穿電壓31～33kv/mm，耐溫278～280℃，成型最薄壁0.14～0.15mm。

實(shí)施例3

1)將70～75份的聚苯硫醚、23～26份的液晶聚合物、1～2份的納米陶瓷微粉、0.5～1份的液態(tài)反應(yīng)型相容劑和0.1～0.3份的聚四氟乙烯均勻混合后干燥，干燥溫度為130～135度，干燥時(shí)間為5.0～5.5小時(shí)；

2)將干燥后的混合料造粒，得到抗高電壓聚苯硫醚材料，擊穿電壓29～30kv/mm，耐溫278～280℃，成型最薄壁0.13～0.14mm。

實(shí)施例4

液晶聚合物的制備：

按照摩爾百分?jǐn)?shù)選取原料并混合，所述原料包括對(duì)羥基苯甲酸70％、2，6-萘二甲酸5％、6-羥基-2-萘甲酸5％和4，4-二羥基二苯甲酮20％；將催化劑和乙酸酐加入到所述原料的混合物中，使乙酸酐與含有酚羥基的所述原料進(jìn)行酯化反應(yīng)，再通過(guò)與含有羧基的所述原料交換置換分離出乙酸，獲得液晶聚合物的預(yù)聚體；350℃真空加熱所述液晶聚合物的預(yù)聚體，獲得所述液晶聚合物。

納米陶瓷微粉的制備：

a、原料配比：按照以下成分及重量比配比納米原料粉體：氧化鋁40份，氧化鑭30份，氧化鋯30份；

b、真空熱處理：將上述步驟a)所配比的納米原料粉體在真空環(huán)境下升溫到800℃，保溫4小時(shí)，然后冷卻至室溫；

c、快速無(wú)壓燒結(jié)：將上述步驟b)所獲得的粉體進(jìn)行無(wú)壓燒結(jié)，即在溫度500℃，燒結(jié)速率為200k/min的條件下，保溫4小時(shí)，后降溫取出。

抗高電壓聚苯硫醚材料的制備：

1)將80份的聚苯硫醚、18份的液晶聚合物、2份的納米陶瓷微粉、0.5份的液態(tài)反應(yīng)型相容劑和0.3份的聚四氟乙烯均勻混合后干燥，干燥溫度為125度，干燥時(shí)間為5.5小時(shí)；

2)將干燥后的混合料造粒，得到抗高電壓聚苯硫醚材料，擊穿電壓29kv/mm，耐溫280℃，成型最薄壁0.13mm。

實(shí)施例5

液晶聚合物的制備：

按照摩爾百分?jǐn)?shù)選取原料并混合，所述原料包括對(duì)羥基苯甲酸50％、2，6-萘二甲酸25％、6-羥基-2-萘甲酸10％和4，4-二羥基二苯甲酮15％；將催化劑和乙酸酐加入到所述原料的混合物中，使乙酸酐與含有酚羥基的所述原料進(jìn)行酯化反應(yīng)，再通過(guò)與含有羧基的所述原料交換置換分離出乙酸，獲得液晶聚合物的預(yù)聚體；330℃真空加熱所述液晶聚合物的預(yù)聚體，獲得所述液晶聚合物。

納米陶瓷微粉的制備：

a、原料配比：按照以下成分及重量比配比納米原料粉體：氧化鋁40份，氧化鑭30份，氧化鋯30份；

b、真空熱處理：將上述步驟a)所配比的納米原料粉體在真空環(huán)境下升溫到1500℃，保溫1小時(shí)，然后冷卻至室溫；

c、快速無(wú)壓燒結(jié)：將上述步驟b)所獲得的粉體進(jìn)行無(wú)壓燒結(jié)，即在溫度800℃，燒結(jié)速率為100k/min的條件下，保溫4小時(shí)，后降溫取出。

抗高電壓聚苯硫醚材料的制備：

1)將80份的聚苯硫醚、18份的液晶聚合物、2份的納米陶瓷微粉、0.5份的液態(tài)反應(yīng)型相容劑和0.3份的聚四氟乙烯均勻混合后干燥，干燥溫度為130度，干燥時(shí)間為5.0小時(shí)；

2)將干燥后的混合料造粒，得到抗高電壓聚苯硫醚材料，擊穿電壓32kv/mm，耐溫278℃，成型最薄壁0.15mm。

實(shí)施例6

液晶聚合物的制備：

按照摩爾百分?jǐn)?shù)選取原料并混合，所述原料包括對(duì)羥基苯甲酸40％、2，6-萘二甲酸25％、6-羥基-2-萘甲酸15％和4，4-二羥基二苯甲酮20％；將催化劑和乙酸酐加入到所述原料的混合物中，使乙酸酐與含有酚羥基的所述原料進(jìn)行酯化反應(yīng)，再通過(guò)與含有羧基的所述原料交換置換分離出乙酸，獲得液晶聚合物的預(yù)聚體；340℃真空加熱所述液晶聚合物的預(yù)聚體，獲得所述液晶聚合物。

納米陶瓷微粉的制備：

a、原料配比：按照以下成分及重量比配比納米原料粉體：氧化鋁35份，氧化鑭35份，氧化鋯25份；

b、真空熱處理：將上述步驟a)所配比的納米原料粉體在真空環(huán)境下升溫到1200℃，保溫3小時(shí)，然后冷卻至室溫；

c、快速無(wú)壓燒結(jié)：將上述步驟b)所獲得的粉體進(jìn)行無(wú)壓燒結(jié)，即在溫度750℃，燒結(jié)速率為180k/min的條件下，保溫4小時(shí)，后降溫取出。

抗高電壓聚苯硫醚材料的制備：

1)將75份的聚苯硫醚、26份的液晶聚合物、2份的納米陶瓷微粉、1份的液態(tài)反應(yīng)型相容劑和0.3份的聚四氟乙烯均勻混合后干燥，干燥溫度為130～135度，干燥時(shí)間為5.0～5.5小時(shí)；

2)將干燥后的混合料造粒，得到抗高電壓聚苯硫醚材料，擊穿電壓33kv/mm，耐溫280℃，成型最薄壁0.15mm。

現(xiàn)有技術(shù)，聚苯硫醚材料：擊穿電壓14～19kv/mm，耐溫260℃，成型最薄壁0.3mm。以上各實(shí)施例數(shù)據(jù)均明顯好于現(xiàn)有技術(shù)所提供的聚苯硫醚材料。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。