一种高介电低损耗的聚碳酸酯组合物及其制备方法与用途技术

本发明专利技术属于材料领域，具体涉及一种高介电低损耗的聚碳酸酯组合物及其制备方法与用途。该聚碳酸酯组合物，以所述聚碳酸酯组合物为100重量份计，由包括以下组分的原料制备而成：70～99重量份的聚碳酸酯；1～30重量份的离子液体；0.005‑1重量份的还原石墨烯。本发明专利技术的聚碳酸酯组合物，创造性地通过离子液体对还原石墨烯进行插层分散和包覆，显著提高了材料的介电常数并且显著降低了介电损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种高介电低损耗的聚碳酸酯组合物及其制备方法与用途
本专利技术属于材料领域，具体涉及一种高介电低损耗的聚碳酸酯组合物及其制备方法与用途。
技术介绍
聚碳酸酯由于其“强而韧”的优异物理性能，使其在国防和民用上均有广泛用途，成为目前用量最大的工程塑料。近年来，随着5G材料的兴起，高介电低损耗的聚碳酸酯材料需求增大，而传统的增加聚碳酸酯介电性能的方法会使其介电损耗性能明显增加，从而限制了产品的使用。石墨烯具有优异的导热性以及介电性能，尤其以还原石墨烯的性能更为优异。但石墨烯由于比表面积大，容易团聚，传统的共混加工无法充分发挥其优异的性能。离子液体是一种熔点小于100℃的有机盐，常见的离子液体如咪唑类和吡啶类离子液体，由于阳离子-π键相互作用，离子液体能够有效地分散石墨烯、碳纳米管等碳系材料。通过离子液体将石墨烯进行分散，再通过乳液聚合将石墨烯包裹，能够有效实现聚离子液体在石墨烯中的插层，降低石墨烯之间的接触，从而在保持复合材料优异介电常数的同时不增加材料的介电损耗。目前，既能将石墨烯有效分散并且包覆、又能制备出高介电低损耗的合金材料尚未见报道。因此，迫切需要研发新型的高介电低损耗的聚碳酸酯材料。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种高介电和低损耗的聚碳酸酯组合物，该组合物具有显著提高的介电常数和显著降低的介电损耗。本专利技术的第二个目的是提供一种高介电低损耗的聚碳酸酯组合物的制备方法，该方法实现了还原石墨烯在聚碳酸酯树脂中的良好分散，并且使用聚离子液体对石墨烯进行包覆，显著降低了石墨烯的阈渗值，使得其介电常数相比于传统的石墨烯/聚碳酸酯树脂合金的介电常数显著增加，介电损耗显著降低。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：第一方面，本专利技术提供一种高介电和低损耗的聚碳酸酯组合物，以所述聚碳酸酯组合物为100重量份计，由包括以下组分的原料制备而成：70～99重量份的聚碳酸酯，优选83～98重量份的聚碳酸酯；例如可以为75、77或87重量份的聚碳酸酯；1～30重量份的离子液体，优选2～17重量份的离子液体；例如可以为1.5、2.3或10重量份的离子液体；0.005-1重量份的还原石墨烯，优选0.01-0.5重量份的还原石墨烯；例如可以为0.007、0.3或0.8重量份的还原石墨烯。更优选地，该组合物由包括以下组分的原料制备而成：94～98重量份的聚碳酸酯；2.5～5重量份的离子液体；0.01～0.025重量份的还原石墨烯。进一步地，所述高介电和低损耗的聚碳酸酯组合物通过以下步骤制备：(1)将还原石墨烯和离子液体混合搅拌均匀，制备得到(例如浓度0.2wt％～5wt％的)还原石墨烯/离子液体溶液；(2)将所述还原石墨烯/离子液体溶液均匀分散(例如通过超声处理，优选使其均匀分散例如分散成单片结构)，得到分散后的还原石墨烯/离子液体溶液；(3)将所述分散后的还原石墨烯离子液体溶液加入水优选去离子水中，搅拌，然后依次加入乳化剂和引发剂，反应产物经干燥得到还原石墨烯/离子聚合物微球；(4)将所述还原石墨烯/离子聚合物微球、聚碳酸酯和任选的助剂混合搅拌(例如加入至高混机中混合搅拌)，得到预混料；(5)将所述预混料挤出造粒(例如通过双螺杆挤出机挤出造粒)，得到聚碳酸酯/离子聚合物/还原石墨烯的共混粒料。优选地，本专利技术上述聚碳酸酯组合物中，所述离子液体选自咪唑类离子液体、哌啶类离子液体、吡啶类离子液体、季胺类离子液体和季鏻类离子液体中的一种或几种，优选为咪唑类离子液体，更优选为1-丁基-3-乙烯基咪唑六氟磷酸盐。优选地，本专利技术上述聚碳酸酯组合物中，在300℃和1.2kg的测试条件下，所述聚碳酸酯的熔体流动速率为2～150g/10min，优选为8～70g/10min，更优选为10～40g/10min，例如可以为5、20、50或100g/10min；所述聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯和脂肪族聚碳酸酯中的一种或多种，优选为芳香族聚碳酸酯，更优选为双酚A型聚碳酸酯。聚碳酸酯的熔指流动速率越高，说明聚碳酸酯的流动性越好，该组合物的流动性越好，则易于成型加工；但是聚碳酸酯的熔指流动速率越高，一般分子量就会越低，该组合物的冲击性能越差，因此聚碳酸酯的熔指流动速率需要综合平衡组合物的流动型和冲击性能。所述还原石墨烯是一种二维层状碳纳米材料，表面活泼基团较少。优选地，本专利技术上述聚碳酸酯组合物中，所述还原石墨烯的厚度为0.5～2nm，例如可以为1或1.5nm，直径为50～4000nm，例如可以为500、2000或3500nm。优选地，本专利技术上述聚碳酸酯组合物中，以所述聚碳酸酯组合物为100重量份计，还包括0.1～20重量份的助剂，例如可以为0.5、5、7或14重量份；所述助剂选自阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、紫外线吸收剂、金属钝化剂、脱模剂、着色剂、偶联剂、成核剂、发泡剂、耐水解剂、扩链剂、流动改性剂、消光剂、抗静电剂、增强剂、填充剂、光扩散剂和红外线吸收剂中的一种或多种。所述抗氧剂选自受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类、苯并呋喃类、丙烯酰改性苯酚类和羟胺类中的一种或多种，优选选自BASF抗氧剂Irganox1076、Irganox1010、Irganox168、Irgafos126和IrgafoxP-EPQ中的一种或多种。所述润滑剂选自脂肪醇类、金属皂类、脂肪酸类、脂肪酸酯类、褐煤酸及其衍生物类、酰胺蜡类、饱和烃类、聚烯烃蜡及其衍生物类、有机硅及硅酮粉类和有机氟类中的一种或多种，优选选自脂肪酸酯类润滑剂，例如龙沙PETS。所述紫外线吸收剂选自二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、苯甲酸酯类、氰基丙烯酸酯类和苯基咪唑类中的一种或多种，优选选自苯并三唑类和三嗪类中的一种或多种，例如BASF公司的Tinuvin234，Tinuvin360，Tinuvin1577等。所述抗静电剂选自二硬酯基羟基胺、三苯基胺、三正辛基氧化膦、三苯基氧化膦、吡啶N-氧化物和乙氧基化脱水山梨糖醇单月硅酸酯中的一种或多种。本专利技术的聚碳酸酯组合物可根据产品性能特点选择性使用上述助剂，以达到提高聚碳酸酯组合物的加工性能和抗热氧老化性能的目的。第二方面，本专利技术提供了一种上述聚碳酸酯组合物的制备方法，包括以下步骤：(1)将还原石墨烯和离子液体混合搅拌均匀，制备得到0.2wt％～5wt％的还原石墨烯/离子液体溶液；(2)将所述还原石墨烯/离子液体溶液超声处理(例如通过超声仪超声)(例如1～4h优选2h)，使其均匀分散(例如分散成单片结构)，得到分散后的还原石墨烯/离子液体溶液；(3)将所述分散后的还原石墨烯离子液体溶液加入水优选去离子水中，搅拌，然后依次加入乳化剂和引发剂，在50-100℃，例如可以为60或85℃，优选70℃下搅拌反应5～10h，例如可以为7或9h，优选6h，离心分离、过滤、洗涤，干燥，优选真空干燥，例如120℃下真空干燥6h，得到还原石墨烯/离子聚合物微球；(4)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高介电和低损耗的聚碳酸酯组合物，其特征在于，以所述聚碳酸酯组合物为100重量份计，由包括以下组分的原料制备而成：/n70～99重量份的聚碳酸酯，优选83～98重量份的聚碳酸酯；/n1～30重量份的离子液体，优选2～17重量份的离子液体；/n0.005-1重量份的还原石墨烯，优选0.01-0.5重量份的还原石墨烯；/n更优选地，该组合物由包括以下组分的原料制备而成：/n94～98重量份的聚碳酸酯；/n2.5～5重量份的离子液体；/n0.01～0.025重量份的还原石墨烯；/n优选地，所述高介电和低损耗的聚碳酸酯组合物通过以下步骤制备：/n(1)将还原石墨烯和离子液体混合搅拌均匀，制备得到(例如浓度0.2wt％～5wt％的)还原石墨烯/离子液体溶液；/n(2)将所述还原石墨烯/离子液体溶液均匀分散(例如通过超声处理，优选使其均匀分散例如分散成单片结构)，得到分散后的还原石墨烯/离子液体溶液；/n(3)将所述分散后的还原石墨烯离子液体溶液加入水优选去离子水中，搅拌，然后依次加入乳化剂和引发剂，反应产物经干燥得到还原石墨烯/离子聚合物微球；/n(4)将所述还原石墨烯/离子聚合物微球、聚碳酸酯和任选的助剂混合搅拌(例如加入至高混机中混合搅拌)，得到预混料；/n(5)将所述预混料挤出造粒(例如通过双螺杆挤出机挤出造粒)，得到聚碳酸酯/离子聚合物/还原石墨烯的共混粒料。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高介电和低损耗的聚碳酸酯组合物，其特征在于，以所述聚碳酸酯组合物为100重量份计，由包括以下组分的原料制备而成：
70～99重量份的聚碳酸酯，优选83～98重量份的聚碳酸酯；
1～30重量份的离子液体，优选2～17重量份的离子液体；
0.005-1重量份的还原石墨烯，优选0.01-0.5重量份的还原石墨烯；
更优选地，该组合物由包括以下组分的原料制备而成：
94～98重量份的聚碳酸酯；
2.5～5重量份的离子液体；
0.01～0.025重量份的还原石墨烯；
优选地，所述高介电和低损耗的聚碳酸酯组合物通过以下步骤制备：
(1)将还原石墨烯和离子液体混合搅拌均匀，制备得到(例如浓度0.2wt％～5wt％的)还原石墨烯/离子液体溶液；
(2)将所述还原石墨烯/离子液体溶液均匀分散(例如通过超声处理，优选使其均匀分散例如分散成单片结构)，得到分散后的还原石墨烯/离子液体溶液；
(3)将所述分散后的还原石墨烯离子液体溶液加入水优选去离子水中，搅拌，然后依次加入乳化剂和引发剂，反应产物经干燥得到还原石墨烯/离子聚合物微球；
(4)将所述还原石墨烯/离子聚合物微球、聚碳酸酯和任选的助剂混合搅拌(例如加入至高混机中混合搅拌)，得到预混料；
(5)将所述预混料挤出造粒(例如通过双螺杆挤出机挤出造粒)，得到聚碳酸酯/离子聚合物/还原石墨烯的共混粒料。


2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述离子液体选自咪唑类离子液体、哌啶类离子液体、吡啶类离子液体、季胺类离子液体和季鏻类离子液体中的一种或几种，优选为咪唑类离子液体，更优选为1-丁基-3-乙烯基咪唑六氟磷酸盐。


3.根据权利要求1或2所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，在300℃和1.2kg的测试条件下，所述聚碳酸酯的熔体流动速率为2～150g/10min，优选为8～70g/10min，更优选为10～40g/10min；所述聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯和脂肪族聚碳酸酯中的一种或多种，优选为芳香族聚碳酸酯，更优选为双酚A型聚碳酸酯。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述还原石墨烯的厚度为0.5～2nm，直径为50～4000nm。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，以所述聚碳酸酯组合物为100重量份计，还包括0.1～20重量份的助剂；
所述助剂选自阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、紫外线吸收剂、金属钝化剂、脱模剂、着色剂、偶联剂、成核剂、发泡剂、耐水解剂、扩链剂、流动改性剂、消光剂、抗静电剂、增强剂、填充剂、光扩散剂和红外线吸收剂中的一种或多种。


6.一种权利要求1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成俊，潘勇军，李诚，黎源，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37