[发明专利]一种高导热高强度绝缘PPS复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，尤其涉及一种高导热高强度绝缘PPS复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来随着高分子科学技术的进步以及信息等新产业的蓬勃发展，对高分子材料提出新的性能要求，高分子材料开始成为热的良导体，扮演了导热领域的重要角色，颠覆了传统的塑料高分子材料隔热的概念。导热复合材料与金属材料相比，具体有以下几大优势：第一，重量轻；第二，设计自由度高；第三，加工成型方便；第四，绝缘性能好；第五，无需二次加工，更绿色环保。

聚苯硫醚(PPS)又称聚苯撑硫、聚亚(次)苯基硫醚，是一种轻量化、高性能材料，在电子、汽车、精密机械及航空航天、军事设备中的应用正越来越受到重视，尤其在新型复合材料应用上极具潜质。PPS的链节结构单元非常简单，刚硬的单体赋予材料在高温下很高的强度、刚度保留率，有着较强的结晶趋势和较大的结晶度，然而，同时也因为PPS主链上有大量苯环，并且结晶度很高，使其断裂伸长率低，韧性、抗冲击性也较差；另一方面，PPS导热系数较低，是热的不良导体。这些缺点在一定程度上限制了它的应用。因此，对其进行改性研究势在必行。

现有技术对PPS复合材料的研究大多集中于使用纤维增强材料，如玻纤和碳纤维，还有偶联剂处理的无机填料，如各种高导热性的氮化物或氧化物纳米微粒，使PPS复合材料的结构得到了增强，性能有所改善，可是也产生了如下负面效果：a.添加过多的碳纤维会影响PPS复合材料的绝缘性，而添加玻纤则会导致产品出现表面粗糙，有毛刺的现象；b.采用偶联剂处理的无机填料由于表面积效应容易出现聚团，加大了产品的制备难度，性能也受到了影响；c.高填充率的采用普通无机填料，提高了PPS复合材料的导热系数，却降低了其机械强度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的缺点而提供一种导热性好，高度绝缘，高机械强度，制作工艺简单、外表美观、易于实现的PPS复合材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种高导热高强度绝缘PPS复合材料，其特征是，按质量百分比组成为：

所述的聚苯硫醚树脂是改性线型聚苯硫醚树脂，分子量大于100000。

所述的碳纤维为短切纤维，短切长度为5-12nm。

所述的等离子表面活化处理的无机填料是指经过介质阻挡放电处理得到的无机填料。

所述的介质阻挡放电处理为放电电压500-10000V，处理时间10-40min。

所述的等离子表面活化处理的无机填料是由纳米氮化铝粉末和无机晶须组成的混合物。

所述的纳米氮化铝粉末，是由片状和颗粒状纳米氮化铝粉末按体积比1：6混合而成的，其中片状氮化铝粉末的长径为100-300nm，颗粒状氮化铝粉末的粒径为5-20nm。

所述的无机晶须是碳化硅晶须、硫酸钙晶须、硫酸钡晶须、硫酸镁晶须、碳酸钙晶须、碳酸镁晶须中的一种或两种以上的混合物，晶须长度为10-25μm。

所述的高导热性Si₃N₄是在原料粉体中加入有规则取向排列的晶种粒子，形成具有取向结构的纤维状氮化硅，其粒径为5～20μm。

所述的热稳定剂为脂肪醇聚氧苯乙烯醚磷酸酯盐和亚磷酸三壬基苯酯中的一种或两种的混合物。

本发明的PPS复合材料的制备方法包括如下步骤：

（1）称取纳米氮化铝粉末和无机晶须的混合物，放入丙酮中清洗并浸泡10min以除去表面污物，取出后用蒸馏水清洗去除残留丙酮，放在干净敞开空间晾干；

（2）将步骤（1）处理所得的无机填料放入粉末处理装置中，缓慢通入氦气，进行介质阻挡放电，放电电压为500-10000V，处理时间为10-40min，处理完毕后保存于氦气中待用；

（3）对聚苯硫醚树脂作氧化热交联处理，处理温度控制在250-280℃，氧化热交联2-4小时；

（4）按质量百分比称取上述步骤所得的介质阻挡放电处理的无机填料和氧化热交联处理的聚苯硫醚树脂，放入高速搅拌机中，加入高导热性Si₃N₄和热稳定剂，高速混合均匀；

（5）将上述混合料在双螺杆挤出机中与碳纤维混合，经熔融挤出，造粒，获得高导热高强度绝缘PPS复合材料。

跟现有技术相比，本发明所具备的特点和有益效果是：