[发明专利]一种碳纳米管增强聚苯硫醚材料及其制备方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种碳纳米管增强聚苯硫醚材料及其制备方法。

[背景技术]

碳纳米管是于1991年由Iijima发现，自发现以来，碳纳米管就因其独特的结构，良好的电性能和机械性能成为近年来的研究热点。碳纳米管具有纳米级直径、微米级长度，长径比高达100-1000，强度极高，具有理想的弹性模量，是一种绝好的纤维材料，其性能优于任何纤维。因此，作为超级纤维，可用于高级复合材料的增强体。将碳纳米管直接作为材料使用存在一定的困难，主要是其在其他材料中的分散性不好。

聚苯硫醚树脂(PPS)也称聚亚苯基硫醚，其综合性能较好，具备耐高温、耐腐蚀、耐辐射、优良的机械性能和电性能，广泛应用于电子、电器领域。但聚苯硫醚树脂冲击强度低，耐弯折性差，加工性能也较差。这些也限制了聚苯硫醚树脂在某些领域的应用范围。

如何解决碳纳米管的分散性问题和改善聚苯硫醚的缺点，已成为国内外研究的重点，但至今仍没有突破性的成果公布。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种冲击强度和耐弯折性能良好的碳纳米管增强聚苯硫醚材料及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种碳纳米管增强聚苯硫醚材料，按重量份数由以下组分组成：

聚苯硫醚树脂          100；

润滑剂和碳纳米管混合物20-55；

成核剂                0.3-0.7；

抗氧化剂              0.3-0.7。

以上所述的碳纳米管增强聚苯硫醚材料，所述的润滑剂和碳纳米管混合物按重量百分比，碳纳米管占83-94％，润滑剂占6-17％；所述润滑剂和碳纳米管混合物按以下步骤制备而成：将碳纳米管加入到润滑剂中，超声波振荡分散2-5h，在超声波振荡分散的同时进行搅拌，得到润滑剂和碳纳米管的均匀混合物。

以上所述的碳纳米管增强聚苯硫醚材料，所述聚苯硫醚树脂为支链型结构聚苯硫醚树脂，相对密度为1.3-1.4g/cm3，相对分子量为40000-50000。

以上所述的碳纳米管增强聚苯硫醚材料，所述润滑剂是硅烷偶联剂和/或白矿油。

以上所述的碳纳米管增强聚苯硫醚材料，所述碳纳米管是催化裂解、电弧放电、模板法或激光蒸发方法制备的单壁或多壁碳纳米管的一种，或多种的混合物。

以上所述的碳纳米管增强聚苯硫醚材料，所述碳纳米管的长度为1-1000微米。

以上所述的碳纳米管增强聚苯硫醚材料，所述成核剂为活性滑石粉和/或纳米二氧化硅，细度在2000目以上。

以上所述的碳纳米管增强聚苯硫醚材料，所述抗氧化剂选自三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲苯苯基)丙烯酸酯、四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯或三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯中的一种或一种以上。

以上所述的碳纳米管增强聚苯硫醚材料，按重量份数由以下组分组成：

聚苯硫醚树脂          100；

润滑剂和碳纳米管混合物46-55；

成核剂                0.3-0.7；

抗氧化剂              0.3-0.7；

所述的润滑剂和碳纳米管混合物按重量百分比，碳纳米管占83-86％，润滑剂占14-17％。

一种上述碳纳米管增强聚苯硫醚材料的制备方法的技术方案，包括以下步骤：

a)按上述组分按将聚苯硫醚树脂、润滑剂和碳纳米管混合物、成核剂、抗氧化剂的顺序先后加入混合设备，搅拌、混合均匀，得到碳纳米管增强聚苯硫醚材料前体；

b)，将该碳纳米管增强聚苯硫醚材料前体于双螺杆挤出机在260-300℃条件下挤出处理，得到碳纳米管增强聚苯硫醚材料；

挤出处理的工艺条件为：一区260-280℃、二区260-290℃、三区270-300℃、四区270-300℃、五区270-290℃、六区270-290℃、七区260-290℃；挤出处理的时间为1-3分钟。

本发明的碳纳米管增强聚苯硫醚材料，冲击韧性，弯折性和加工性能良好，使用的原材料来源广泛，成本合理，在保证产品的高性能要求的前提下也适合用于中端市场，具有极大的市场竞争力，制备过程简单，生产工艺流畅、可控，生产效益高，非常适于工业化生产。制备得到的碳纳米管增强聚苯硫醚材料可广泛应用于IC插座、IC和LSI封装、屏蔽罩等领域。