[发明专利]聚苯硫醚复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了聚苯硫醚复合材料及其制备方法，其中，聚苯硫醚复合材料包括：聚苯硫醚树脂、马来酸酐接枝的乙烯‑丁烯共聚物、石墨烯、氧化铝、氮化硼和偶联剂。该聚苯硫醚复合材料不仅具有较好的耐高温、耐腐蚀和热稳定性等优点，还兼具较好的导热性能和力学性能，进而将其用于塑料换热器时可以显著提高塑料换热器的换热效率，从而显著提高塑料换热器的整体使用性能。

技术领域

本发明属于化工领域，具体而言，涉及聚苯硫醚复合材料及其制备方法。

背景技术

换热器在化工、石油、动力、食品及其它工业生产中占有重要地位，在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。其中，换热器按照结构可分为：浮头式换热器、固定管板式换热器、管板换热器、板式换热器等。目前化工、热力行业应用较多的是管板式换热器，且以金属换热器居多，而金属换热器在长期的使用过程中又会出现腐蚀严重、结垢、不耐酸碱等严重的问题，从而导致维修和/或更换成本居高不下，给企业带来了严重的成本负担；而塑料换热器虽然具有耐酸碱、零腐蚀的优点，同时具有光滑不粘垢、重量轻、导热介质阻力小、耐磨损等优点，且使用寿命比金属换热器长，但其导热系数非常低。因此，目前使用的换热器仍有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出聚苯硫醚复合材料及其制备方法。本发明提出的聚苯硫醚复合材料不仅具有较好的耐高温、耐腐蚀和热稳定性等优点，还兼具较好的导热性能和力学性能，进而将其用于塑料换热器时可以显著提高塑料换热器的换热效率，从而显著提高塑料换热器的整体使用性能。

本发明是基于以下问题提出的：高分子材料有着金属材料不能比拟的优势，但导热系数较低，仅为0.2W/m·K，目前，常用的提高高分子材料的导热性能的方法是在高分子基材料中添加具有高导热系数的无机填料来提高导热性能，然而由于导热填料的大量添加，使得复合材料的力学性能受到了严重的损害，限制了材料的应用范围。

为此，根据本发明的一个方面，本发明提出了一种聚苯硫醚复合材料。根据本发明的实施例，该复合材料包括：聚苯硫醚树脂、马来酸酐接枝的乙烯-丁烯共聚物、石墨烯、氧化铝、氮化硼和偶联剂。

根据本发明上述实施例的聚苯硫醚复合材料，通过以聚苯硫醚树脂为主要原料，并以石墨烯、氧化铝和氮化硼作为导热填料、以马来酸酐接枝的乙烯-丁烯共聚物作为增韧改性树脂、以偶联剂作为表面改性剂，不仅可以进一步提高聚苯硫醚复合材料的导热性能和韧性，还可以显著改善加入导热填料而导致复合材料力学性能下降的问题，具体地，石墨烯、氧化铝和氮化硼共同使用可以具有协同作用，进而可以进一步提高聚苯硫醚复合材料的导热性能；在马来酸酐接枝物中，酸酐基团在高温和螺杆剪切的作用下，能够与极性基团(-NH₂、-OH)发生广义的脱水反应并形成化学键，从而将不相容的极性和非极性物质进行化学偶联，所以采用马来酸酐接枝的乙烯-丁烯共聚物作为增韧改性树脂还可以进一步改善树脂原料与导热填料之间的界面性能，进而能够显著提高复合材料的稳定性、韧性以及其它力学性能等；偶联剂作为表面改性剂可以使无机导热填料表面包覆一层有机分子，从而不仅可以改善导热填料在树脂基体内部的界面融合，解决粉体填料的团聚问题，还有利于导热填料在树脂基体内部的分散。由此，本发明上述实施例的聚苯硫醚复合材料不仅具有较好的耐高温、耐腐蚀和热稳定性等优点，还兼具较好的导热性能和力学性能，进而将其用于塑料换热器时可以显著提高塑料换热器的换热效率，从而显著提高塑料换热器的整体使用性能。

另外，根据本发明上述实施例的聚苯硫醚复合材料还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，聚苯硫醚复合材料包括：60-90重量份的聚苯硫醚树脂、10-40重量份的马来酸酐接枝的乙烯-丁烯共聚物、1-5重量份的石墨烯、2-15重量份的氧化铝、2-5重量份的氮化硼和1-3重量份的偶联剂。由此，可以进一步提高聚苯硫醚复合材料导热性能和力学性能。