[发明专利]高能粒子辐照技术制备交联聚苯乙烯材料的方法

说明书

本发明涉及聚合物自由基本体交联聚合技术领域，是一种高能粒子辐照技术制备交联聚苯乙烯材料的方法；第一步，将苯乙烯和复合引发剂混合均匀后，得到第一混料；第二步，将第一混料和分子量调节剂混合均匀，用γ射线辐照聚合，聚合后得到线性聚苯乙烯预聚体；第三步，加入交联剂并混合均匀；第四步，用γ射线照射，照射后得到交联聚苯乙烯材料；本发明将γ射线辐照技术与本体交联聚合技术结合起来，有效地解决了低介电材料制备过程当中的问题，且生产周期短，耗能少；生成的聚合物在保持拉伸强度、弯曲强度和冲击韧度材料力学性能的同时，大大提高了材料的绝缘强度，降低了材料的介电常数和介电损耗系数，也大大降低了厚度的限制。

技术领域

本发明涉及聚合物自由基本体交联聚合技术领域，是一种高能粒子辐照技术制备交联聚苯乙烯材料的方法。

背景技术

聚苯乙烯是一种脆性塑料，不易弯曲、有光泽、光滑和坚硬，同时具有易加工成型，透明、廉价、绝缘、印刷性好等优点，可广泛用于轻工市场，日用装潢，照明指示和包装等方面。可用于日用品、电气、仪表外壳、玩具、灯具、家用电器、文具、化妆品容器、室内外装饰品、果盘、光学零件(如三棱镜、透镜)透镜窗镜和模塑、车灯、电讯配件，电频电容器薄膜，高频绝缘材料、电视机等集装箱、波导管，化工容器等。聚苯乙烯交联后可得到聚苯乙烯交联材料，可作为低介电材料。

低介电材料通常是指其相对介电常数低于3.6且在宽频段下介电损耗较低的材料，它是当前微波通讯、半导体等行业应用广泛的材料之一。降低通讯设备、集成电路等系统中的介电损耗，可以减弱电信号的损失、集成电路的漏电电流以及导线之间的电容效应等，对于这些系统十分重要。聚苯乙烯交联材料就是这样一种性能优异的低介电材料，它的介电常数和介电损耗在1GHz至40GHz范围内稳定且极低，具有极广泛的应用领域。

但现有交联聚苯乙烯材料都是通过自由基本体聚合制备的，在制备交联聚苯乙烯材料时主要有阶段升温法和紫外光引发聚合法。阶段升温法通过温度控制聚合反应，由于反应初始温度较高，反应过程中还有大量的反应热产生，因此很难控制反应热的传导，并且随着反应体系的粘度增加热量来不及导出，极易发生“爆聚”，导致体系交联程度不易控制；紫外光引发聚合法不仅需要在反应体系中引入热引发剂、光引发剂和光促进剂等，使最终产品的性能下降，而且由于紫外光穿透能力限制，使制备的块体材料在厚度上受限。

发明内容

本发明提供了一种高能粒子辐照技术制备交联聚苯乙烯材料的方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有阶段升温法存在体系交联程度不易控制、紫外光引发聚合法存在产品的性能不高和制备块体材料时厚度受限的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种高能粒子辐照技术制备交联聚苯乙烯材料的方法，按下述步骤进行：第一步，将苯乙烯和复合引发剂按质量比为100：5至20混合均匀后，得到第一混料，复合引发剂为异丙苯过氧化氢和偶氮二异丁腈按质量比为1:0.6组成的混合物；第二步，向反应釜内充入惰性气体，然后将第一混料置于反应釜中并加入分子量调节剂混合均匀，苯乙烯和分子量调节剂的质量比为100：0.8至3，用辐照剂量为1500Gray的γ射线辐照聚合，聚合后得到线性聚苯乙烯预聚体；第三步，在线性聚苯乙烯预聚体中加入交联剂并混合均匀，得到第二混料，交联剂的加入量为线性聚苯乙烯预聚体质量的5%至20%；第四步，第二混料用辐照剂量为1200Gray至65000Gray的γ射线照射，照射后得到交联聚苯乙烯材料；第五步，然后将交联聚苯乙烯材料在温度为40℃至100℃的条件下加热10h至20h，加热后得到固化块体的交联聚苯乙烯材料。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述第二步中得到的线性聚苯乙烯预聚体的分子量为100000至150000。

上述第四步中，γ射线照射是在排除空气并充入惰性气体的密封模具中进行的；γ射线照射距离为10cm至30cm。

上述第五步中，加热是在排除空气并充入惰性气体的密封模具中进行的。