本发明专利技术实施例提供了一种以工程塑料为基体的热塑性复合材料，所述复合材料包括如下重量份数的各组分：热塑性工程塑料20‑80份，功能填料20‑80份，偶联剂1‑10份，抗氧剂0.5‑1份，其它助剂0.5‑2份，其中，所述功能填料包括0‑80份负热膨胀材料和0‑80份二氧化硅微珠，所述热塑性工程塑料与所述功能填料的总重量份数为100份。该热塑性复合材料具有极低的线性热膨胀系数，耐热性好，稳定性高，可用于光通讯、5G设备等高精密结构件的制备，提高精密设备产品的长期运行精度。本发明专利技术实施例还提供了该复合材料的制备方法和高精密塑胶部件。
【技术实现步骤摘要】
一种热塑性复合材料及其制备方法和高精密塑胶部件
本专利技术涉及树脂复合材料
，特别是涉及一种具有超低热膨胀系数的热塑性复合材料及其制备方法和高精密塑胶部件。
技术介绍
热塑性工程塑料具有刚性大、蠕变小，综合强度高且成型加工性较好的特点，可替代金属作为工程结构材料使用。但相比于金属，热塑性工程塑料分子间作用力较弱，热膨胀系数相对较大，因此尺寸稳定性较低，当其用于成型精密部件时，由于热胀冷缩的影响，部件在温度变化下将产生热形变，使得部件的长期运行精度降低，因而限制了热塑性工程塑料在精密设备和仪器上的应用。因此，为了满足精密部件高尺寸稳定性的需求，亟待开发一种低热膨胀系数，稳定性高的热塑性复合材料。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术实施例第一方面提供了一种热塑性复合材料，其具有超低的热膨胀系数，耐热性好，稳定性高，可用于高精密部件的制备，提高精密设备和仪器的长期运行精度，以解决现有热塑性工程塑料由于热膨胀系数较大，在外界温度冲击变化的条件下难以满足精密部件高尺寸稳定性要求的问题。具体地，本专利技术实施例第一方面提供了一种热塑性复合材料，所述复合材料包括如下重量份数的各组分：其中，所述功能填料包括0-80份负热膨胀材料和0-80份二氧化硅微珠，所述热塑性工程塑料与所述功能填料的总重量份数为100份。在本专利技术第一方面中，进一步地，所述负热膨胀材料的重量份数为20-80份，所述二氧化硅微珠的重量份数为0-20份。更进一步地，所述负热膨胀材料的重量份数为30-70份；更进一步地为45-70份，50-70份。进一步地，所述二氧化硅微珠的重量份数为0-10份。在本专利技术第一方面中，进一步地，所述二氧化硅微珠的重量份数为40-80份，所述负热膨胀材料的重量份数为0-30份。更进一步地，所述二氧化硅微珠的重量份数为50-80，更进一步地为60-70份。在本专利技术第一方面中，所述热塑性工程塑料与所述功能填料的重量份数之比为1:0.25-4，进一步地重量份数之比为1:1-4，更进一步地重量份数之比为1:1-3或1:1.5-2.5。通过控制所述热塑性工程塑料与所述功能填料的重量份数比可调控获得不同热膨胀系数的热塑性复合材料。在本专利技术第一方面中，所述负热膨胀材料在-60℃-350℃温度区间内的平均线膨胀系数在三维方向中的至少一个方向上为负值。具体地，所述负热膨胀材料包括焦磷酸盐类、焦钨酸盐类、钨酸盐类、锰氮化合物类、堇青石类、β-锂霞石类、石榴石类负热膨胀材料中的一种或多种。更具体地，所述焦磷酸盐类负热膨胀材料包括ZrP2O7，所述焦钨酸盐类负热膨胀材料包括ZrW2O8，所述钨酸盐类负热膨胀材料包括Al2W3O12、Y2W3O12、Sc2W3O12，所述锰氮化合物类负热膨胀材料包括Mn3AN，所述Mn3AN中的A为Zn、Ga、Cu、Fe、Ge中的一种或几种，所述堇青石类负热膨胀材料包括Mg2Al4Si5O18，所述β-锂霞石类负热膨胀材料包括LiAl2Si2O8，所述石榴石类负热膨胀材料包括NaZr2(PO4)3、KZr2(PO4)3。在本专利技术第一方面中，所述二氧化硅微珠的粒径在1μm-50μm的范围内，所述二氧化硅微珠为实心微球或空心微球。在本专利技术第一方面中，进一步地，所述热塑性工程塑料的重量份数为20-60份，所述功能填料的重量份数为40-80份。在本专利技术第一方面中，所述热塑性工程塑料可以是现有常用的种类，具体可包括聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚、热塑性聚酯、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、液晶聚合物、聚醚砜、聚芳醚酮和氟树脂中的一种或多种。在本专利技术第一方面中，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或多种。所述抗氧剂包括受阻酚类、芳香胺类、亚磷酸酯类和硫代酯类抗氧剂中的一种或多种。所述其它助剂包括增韧剂、润滑剂、防静电剂和色粉中的一种或多种。在本专利技术第一方面中，所述热塑性复合材料具有超低的热膨胀系数，具体地，所述热塑性复合材料在-60℃-350℃温度区间内的平均热膨胀系数为0-23×10-6/℃。本专利技术实施例第一方面提供的热塑性复合材料，耐热性好，具有超低的热膨胀系数(0-23×10-6/℃)，且热膨胀系数在一定范围内可调，将其用于精密结构件成型，可通过注塑工艺快速成型高精密塑胶部件，可用于对尺寸精度要求极高的产品，如光通信部件、高精密天线部件等。本专利技术实施例第二方面提供了一种热塑性复合材料的制备方法，包括以下步骤：按重量份数计，取20-80份功能填料和1-10份偶联剂加入到高速混合机中混合均匀，烘干后得到混合料；所述功能填料包括0-80份负热膨胀材料和0-80份二氧化硅微珠；将所述混合料与20-80份热塑性工程塑料、0.5-1份抗氧剂、以及0.5-2份其它助剂一同加入到双螺杆挤出机中混合，挤出造粒，得到热塑性复合材料，其中，所述热塑性工程塑料与所述功能填料的总重量份数为100份。在本专利技术第二方面中，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为150-300转/分，挤出温度为180℃-380℃。在本专利技术第二方面中，所述混合的时间为1min-30min。本专利技术实施例第二方面提供的热塑性复合材料的制备方法，工艺简单，适于大规模工业化生产。本专利技术实施例第三方面提供了一种高精密塑胶部件，所述高精密塑胶部件采用如本专利技术第一方面所述的热塑性复合材料制备而成。具体地，所述高精密塑胶部件包括天线支架、天线壳体、衍射光栅、光纤连接器、手机精密结构件等。本专利技术实施例第三方面提供的高精密复合材料部件，长期工作下尺寸精度高，抗温度冲击的可靠性高，疲劳寿命长。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术进行进一步说明。热胀冷缩是大多数物质的基本性质，而这种性质给制造业带来了诸多不利影响，尤其是在精密设备制造及精密测试领域，由于温度变化导致的被加工或被测量对象产生的热形变对实际加工精度及测量精度的影响已经不容忽视。对于这些尺寸长期稳定性要求很高的产品，从原材料开始就需要良好的尺寸稳定性，在常用的工程结构材料中，随环境温度变化对尺寸影响最大的是塑胶类材料。工程塑料具有良好的刚性、力学强度、耐热性及物理化学抗性，相对金属重量更轻，成型效率更高。但热塑性工程塑料由于分子间作用力较弱其热膨胀系数相对较大，当其用于成型精密部件时，所获得的精密部件的长期运行精度会受到材料热胀冷缩的影响而有所降低，从而限制了热塑性树脂在精密设备和仪器上的应用。为了解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种热塑性复合材料，所述复合材料包括如下重量份数的各组分：其中，所述功能填料包括0-80份负热膨胀材料和0-80份二氧化硅微珠，所述热塑性工程塑料与所述功能填料的总重量份数为100份。本专利技术实施例提供的热塑性复合材料，通过将负热膨胀材料和/或二氧化硅微珠与热塑性工程塑料进行复合得到，具有超低的热膨胀系数，且热膨胀系数在一定范围内可调。本专利技术一实施方式中，可选地，所述负热膨胀材料的重量份数为20-80份，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种热塑性复合材料，其特征在于，所述复合材料包括如下重量份数的各组分：/n
【技术特征摘要】
1.一种热塑性复合材料，其特征在于，所述复合材料包括如下重量份数的各组分：
其中，所述功能填料包括0-80份负热膨胀材料和0-80份二氧化硅微珠，所述热塑性工程塑料与所述功能填料的总重量份数为100份。
2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述负热膨胀材料的重量份数为20-80份，所述二氧化硅微珠的重量份数为0-20份。
3.如权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述负热膨胀材料的重量份数为30-70份。
4.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述二氧化硅微珠的重量份数40-80份，所述负热膨胀材料的重量份数为0-30份。
5.如权利要求4所述的复合材料，其特征在于，所述二氧化硅微珠的重量份数为50-80。
6.如权利要求1-5任一项所述的复合材料，其特征在于，所述热塑性工程塑料与所述功能填料的重量份数之比为1:1-4。
7.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述负热膨胀材料在-60℃-350℃温度区间内的平均线膨胀系数在三维方向中的至少一个方向上为负值。
8.如权利要求1-7任一项所述的复合材料，其特征在于，所述负热膨胀材料包括焦磷酸盐类、焦钨酸盐类、钨酸盐类、锰氮化合物类、堇青石类、β-锂霞石类、石榴石类负热膨胀材料中的一种或多种。
9.如权利要求8所述的复合材料，其特征在于，所述焦磷酸盐类负热膨胀材料包括ZrP2O7，所述焦钨酸盐类负热膨胀材料包括ZrW2O8，所述钨酸盐类负热膨胀材料包括Al2W3O12、Y2W3O12、Sc2W3O12，所述锰氮化合物类负热膨胀材料包括Mn3AN，所述Mn3AN中的A为Zn、Ga、Cu、Fe、Ge中的一种或几种，所述堇青石类负热膨胀材料包括Mg2Al4Si5O18，所述β-锂霞石类负热膨胀材料包括LiAl2Si2O8，所述石榴石类负热膨胀材料包括NaZr2(PO4)3、KZr2(PO4)3。
10.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述二氧化硅微珠的粒...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭雪松，胡邦红，曹娟娟，史华良，章园红，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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