一种绝缘导热PPS复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术揭示了一种绝缘导热PPS复合材料及其制备方法，该PPS复合材料以80～100份PPS树脂颗粒为基体原料，以30～80份同形态的PTT树脂颗粒配合增加导热无机材料添加含量，并与BaSO

A PPS Composite material with insulation and heat conduction and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种绝缘导热PPS复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种绝缘导热材料，尤其涉及一种提升导热系数，绝缘和力学性能的PPS复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着化工、能源、采暖换热工程、电子信息、电气工程、航空航天等领域对材料提出了导热耐腐蚀和导热绝缘等应用要求,随着LED、换热器、5G通讯、新能源等行业的兴起，在“轻量化”、“以塑代钢”的发展趋势下，已有的金属材料等难以满足这一方面的使用条件，而因此，聚合物基导热功能复合材料逐渐成为国内外市场和发展的热点，导热塑料受到越来越多的关注。但是与金属和金属氧化物相比，高分子材料的热导率比较低，一般不超过0.35，而金属的热导率高达几十乃至几百，因此需要对高分子进行改性。导热塑料是利用导热填料对高分子基体材料进行均匀填充，以提高其导热性能。由于具有高导热系数的结构聚合物价格昂贵、工艺不成熟等因素，制备填充型的导热聚合物是目前广泛采用的方法。导热塑料主要成分包括基体材料和填料。常用的基体材料包括PA6、PA66、PA12、PA46、LCP、TPE、PC、PP、PPA、PPS、PEEK等。填充材料有铜、铝等金属粉末，氧化铝、氧化铍等金属氧化物，氮化铝、氮化硼等氮化物，石墨、炭黑以及碳纤维等无机非金属。目前，现有的导热改性技术主要有两种：一种是绝缘导热，通过添加金属氧化物Al2O3、MgO、SiO2，金属氮化物AlN、Si3N4、BN及SiC、B4C3等。由于填料粒子属于非导电粒子，从而导致塑料绝缘。这一类导热塑料的导热系数并不高，一般为1.5W/m.k左右。另一种导电导热塑料，其中填料包括金属粉、纤维、石墨、碳纤维、CNT、石墨烯等，由于这一类填料属于导电粒子，因此其对应的导热塑料也是导电的。这一类导热塑料的导热系数较高，一般能做到5.0W/m.k以上。这两种材料的基体材料主要以尼龙（PA）、聚丙烯（PP）、聚酯（PBT）等通用塑料为主，而特种塑料PPS的导热改性较少。目前，现有绝缘导热PPS材料的导热系数较低，一般不超过1.5W/m.k，而且力学性能较差，难以生产加工，难以广泛推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提出一种绝缘导热PPS复合材料及其制备方法，解决提升PPS材料导热系数的问题。本专利技术实现上述一个目的的技术解决方案是，一种绝缘导热PPS复合材料，其特征在于：以80～100份PPS树脂颗粒为基体原料，以30～80份同形态的PTT树脂颗粒配合增加导热无机材料添加含量，并与BaSO4、SiC、AlN、BN和分散相容剂混合成型为复材颗粒。进一步地，所述BaSO4为晶须形态，且组分含量为10～50份。进一步地，所述SiC为粉末形态，且组分含量为30～80份。进一步地，所述AlN为片层形态，且组分含量为20～60份。进一步地，所述BN为纤维形态，且组分含量为10～40份。进一步地，所述分散相容剂包括10～30份的乙烯丙烯酸类共聚物，2～5份的硅烷偶联剂，2～8份的马来酸酐。本专利技术实现上述另一个目的的技术解决方案是，一种绝缘导热PPS复合材料的制备方法，其特征在于包括步骤：S1、按组分配比原料并常温下搅拌均匀混合，其中原料配方为：80～100份PPS树脂颗粒，30～80份PTT树脂颗粒，10～50份BaSO4晶须，30～80份SiC粉末，20～60份AlN片层，10～40份BN纤维，10～30份乙烯丙烯酸类共聚物，2～5份硅烷偶联剂，2～8份马来酸酐；S2、将均匀混合的原料喂入双螺杆挤出机中，设定加工工艺温度245～310℃、螺杆转速为300～500rpm进行熔融、混合均化并挤出熔体细流转入自动输送网带机；S3、在自动输送网带机上进行水雾喷淋和风冷的组合冷却，固化成型PPS复合材料，并通过切粒机制备颗粒。应用本专利技术PPS复合材料及其制法，具备突出的实质性特点和显著的进步性：通过引入PPT材料改善了填充导热组分的阈值，同时通过不同形态导热组分优化比例组合，形成了紧密交织状的导热网络，提升了导热性能和力学强度。具体实施方式以下便结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详述，以使本专利技术技术方案更易于理解、掌握，从而对本专利技术的保护范围做出更为清晰的界定。本专利技术设计者在长期从事保温材料设计和制造过程中，分析并研究了现有PPS材料导热系数较低、导热PPS材料生产加工过程中带条难以成行等诸多不足，为满足“以塑代钢”的发展趋势，扩展特种PPS材料在导热注塑成品的应用，着手研发并创新提出了一种绝缘导热PPS复合材料及其制备方法。从绝缘导热PPS复合材料的配比组成概述来理解，其原料包括：聚苯硫醚纯树脂（PPS）颗粒、聚酯树脂（PTT）颗粒、硫酸钡（BaSO4）晶须、碳化硅（SiC）粉末、氮化铝（ALN）片层、氮化硼（BN）纤维、分散相容剂（马来酸酐、硅烷偶联剂、乙烯丙烯酸类共聚物）。而该些原料以重量份数计，各组分形态及用量如下：PPS树脂颗粒80～100份、PTT树脂颗粒30～80份、硫酸钡（BaSO4）晶须10～50份、碳化硅（SiC）粉末30～80份、氮化铝（ALN）片层20～60份、氮化硼（BN）纤维10～40份、乙烯丙烯酸类共聚物10～30份、硅烷偶联剂2～5份、马来酸酐2～8份。其中碳化硅粉末和氮化铝片层为微纳米级，氮化硼纤维为微毫米级短纤维。在上述原料组分的基础上，进一步从该PPS复合材料制备方法的概述来理解：将上述所列原辅料按照相应的份数喂入双螺杆挤出机中，设定加工工艺温度为245～310℃，螺杆转速为300～500rpm，经过熔融、混合、均化、挤出后，熔体细流落入自动输送网带机，同时在网带机上进行水雾喷淋冷却和风冷两种组合冷却成型，再通过切粒机制备成一定规格尺寸的高性能绝缘导热PPS复合材料颗粒。从上述原辅料组分配比和制备方法的概述，可以理解到该材料导热性能提升的原理如下：本专利技术通过加入能够显著提高导热无机材料添加含量的PTT材料，来改善PPS材料的填充导热的阈值，同时，采用高导热的SiC、AlN和BN三种绝缘材料，粉体、片层和纤维三种不同形态和比例良好组合，点线面相互作用，在PPS/PTT基体中形成紧密连接的导热网络，并且相互贯穿交织，为热量的传递提供了良好的载体通道，从而显著提高导热性能。另外，加入的硅烷偶联剂、马来酸酐和乙烯丙烯酸类共聚物，能够降低PPS、PTT之间的表面张力，促进PPS、PTT以及BaSO4、SiC、AlN和BN的分散、相容，增加彼此之间的粘结力，改善热稳定性和均一性，大大提高了材料的加工成型性能，具有较高的生产效率，力学强度、冲击韧性等性能优异，具有较高的导热散热效果。为更直观地理解上述PPS复合材料的制备成型过程及所取得技术效果的原理，请参见如下优选实施例。原辅料配比为：PPS树脂颗粒100份、PTT树脂颗粒40份、硫酸钡晶须20份、碳化硅粉末50份、氮化铝片层40份、氮化硼纤维20份、乙烯丙烯酸类共聚物10份、硅烷偶联剂2份、马来酸酐2份。硫酸钡和碳化硅等导热填充材料与上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绝缘导热PPS复合材料，其特征在于：以80～100份PPS树脂颗粒为基体原料，以30～80份同形态的PTT树脂颗粒配合增加导热无机材料添加含量，并与BaSO

【技术特征摘要】
1.一种绝缘导热PPS复合材料，其特征在于：以80～100份PPS树脂颗粒为基体原料，以30～80份同形态的PTT树脂颗粒配合增加导热无机材料添加含量，并与BaSO4、SiC、AlN、BN和分散相容剂混合成型为复材颗粒。


2.根据权利要求1所述绝缘导热PPS复合材料，其特征在于：所述BaSO4为晶须形态，且组分含量为10～50份。


3.根据权利要求1所述绝缘导热PPS复合材料，其特征在于：所述SiC为粉末形态，且组分含量为30～80份。


4.根据权利要求1所述绝缘导热PPS复合材料，其特征在于：所述AlN为片层形态，且组分含量为20～60份。


5.根据权利要求1所述绝缘导热PPS复合材料，其特征在于：所述BN为纤维形态，且组分含量为10～40份。


6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：相鹏伟，袁卓伟，李继涛，邵宝刚，陆盼望，王淼，
申请(专利权)人：中材科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32