一种高CTI聚苯硫醚复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高CTI聚苯硫醚复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。本发明专利技术的复合材料的原料包括：PPS树脂20

【技术实现步骤摘要】
一种高CTI聚苯硫醚复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种高CTI聚苯硫醚复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚苯硫醚(PPS)是一种性能优异的特种工程塑料，具有优异的机械性能，耐热性，阻燃性和耐化学性，但在电子电器应用方面存在的相比漏电起痕指数(CTI)不高的缺陷。纯PPS树脂CTI约在150V，改性后的PPS复合材料大多在250V左右，难以达到600V以上，因而限制了PPS在特殊领域的应用。
[0003]作为半导体行业的核心部件之一的IGBT，是能量变换和传输的核心零件。小到微波炉、变频空调、变频冰箱，大到新能源汽车、国家电网、高铁，甚至航母的电磁弹射，IGBT都不可或缺。常见的强电只有50Hz交流电，变压器只能改变它的电压。有了IGBT这种开关，就可以通过电路设计和计算机控制，改变交流的频率，或者把交流变直流。在新能源汽车上，IGBT负责交流直流转换、高低压转换，决定了整车的功率释放速度和能源效率。IGBT能让电机在瞬间爆发巨大能量，也能瞬间减少输出，还能根据用电需求对电机变频调速，降低能耗，增加续航，被称作是电机驱动系统最核心的元件。
[0004]现有技术中IGBT绝缘栅管壳采用的材料是格昂贵的高温尼龙，但由于尼龙自身吸湿率较高，导致绝缘电阻降低，漏电流较大，在大电流高电压及高温高湿环境使用时漏电流较大引起材料电击穿现象。在电压650V及以下新能源领域采用的是阻燃PBT材料做IGBT管壳，其在125℃的使用温度条件下可以长期使用，但在200℃及以上条件下不能长期使用，高温高湿环境中容易水解老化，材料颜色变黄出现降解粉化现象。改性后的PPS由于具有高CTI指数、优异的机械性能、耐热性、阻燃性、耐化学腐蚀性而满足不同IGBT应用领域的具体使用要求。
[0005]由于PPS本身特殊的苯环结构，其成炭性特别好，因而其本身具有特别优异的阻燃性，但PPS易在电压负荷作用下产生大量热量，导致制品表面极易碳化短路，PPS材料本身的耐漏电起痕指数(CTI)较低，使用普通级别的PPS复合材料存在安全隐患，特别是在电子电器上的应用，要求制件具有薄壁化和轻量化，进而要求材料具有高CTI的同时还要求具有更高的机械强度和冲击韧性，因此提高PPS复合材料的相对漏电起痕指数和机械强度以及冲击韧性，才能拓展其应用领域。
[0006]专利CN201610752402.6公开了一种高CTI性能的PPS工程塑料及其制备方法，该方法的有益效果在于保持了PPS复合材料的高刚性和高耐温性、改善了PPS的耐漏电起痕指数，但材料未添加任何增韧相容剂，可能导致材料在制备薄壁电子电器壳体产品时出现开裂和发脆现象，在组装封胶后出现应力开裂和矫形开裂现象，达不到保护电子电器的目的，CTI最高值测试400V。
[0007]专利CN201610824544.9公开了一种高抗冲高CTI聚苯硫醚复合材料及其制备方法，该方法通过在PPS材料中引入了PA66树脂，增韧剂为聚氧化乙烯接枝马来酸酐，PA66和
增韧剂的加入提高了耐漏电起痕指数和抗冲击性，PA66的加入引起材料吸水率较高导致材料击穿电压大幅降低，CTI最高测试值300V。
[0008]专利CN202011386156.X公开了一种疏水性高CTI聚苯硫醚组合物及其制备方法与应用，该专利技术通过偶联剂来提高玻纤与PPS树脂的相容性，通过加入氟硅油降低材料表面能起到超疏水的特点来降低电解液对材料表面的浸润性，从而提高PPS复合材料的CTI，测试CTI最高达到了250V。
[0009]专利CN113402885A公开了一种具有高CTI聚苯硫醚复合材料，该专利技术通过加入改性氢氧化镁同时加入乙烯
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丙烯酸乙酯共聚物和氢化苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯接枝的马来酸酐增韧剂来提升了复合材料的CTI指数，测试CTI最高达到了475V。以上专利牺牲材料韧性，机械强度，但CTI值均未达到600V。
[0010]专利CN113527884A公开了一种高CTI聚苯硫醚复合材料，该专利技术通过加入改性氢氧化镁同时加入乙烯
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丙烯酸乙酯共聚物和氢化苯乙烯
‑
丁二烯
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苯乙烯接枝的马来酸酐增韧剂来提升了复合材料的韧性，通过加入一定的金属钝化剂来提高复合材料的CTI指数，测试CTI达到了600V。但牺牲了材料的机械性能且冲击强度较低，难以满足IGBT管壳对机械强度和韧性的技术要求。
[0011]专利CN103827213A公开了聚苯硫醚树脂组合物、其制造方法和其成型体，该专利加入改性氢氧化镁提高CTI的同时又加入了聚酰胺进一步提升材料耐漏电痕性，材料对改性氢氧化镁表面采用了偶联剂特殊处理，优选了PPS树脂和挤出加工螺杆组合，材料机械强度较好，测试CTI达到了600V，但没有添加其它相容增韧剂组分，缺乏对材料韧性的研究，在应用中会存在矫形或振动开裂风险。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于，提供一种高CTI聚苯硫醚复合材料，解决现有技术中PPS复合材料CTI值偏低、机械强度不高、流动性差和材料韧性差的问题。
[0013]本专利技术的目的之二在于，提供该高CTI聚苯硫醚复合材料的制备方法。
[0014]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0015]本专利技术提供的一种高CTI聚苯硫醚复合材料，由包括下列重量份的原料制成：PPS树脂20
‑
40份、改性氢氧化镁20
‑
65份、改性增韧剂1
‑
15份、润滑剂0.1
‑
1份、炭黑0.1
‑
1份、短玻纤20
‑
40份；
[0016]所述PPS树脂为低氯含量的高熔融指数的线性聚苯硫醚；
[0017]所述改性氢氧化镁为硅烷偶联剂表面化学改性处理的氢氧化镁，形状可以是六方片状、纤维状、粒子状，从分散对CTI的贡献角度优选片状；优选50％以上粒子平均粒径为4.37μm以下，该粒径有利于在树脂中的分散，CTI值稳定且机械强度保持较高，粒径小于2.0μm不利于材料的分散容易发生二次团聚，粒径大于10.0μm的复合材料易产生内部缺陷，机械性能损失较大；
[0018]所述改性增韧剂为高分子量聚苯乙烯改性的马来酸酐接枝
‑
氢化苯乙烯
‑
丁二烯聚合物；优选地，所述改性增韧剂中苯乙烯含量为40
‑
75wt.％，马来酸酐接枝率为0.65
‑
1.7％。
[0019]本专利技术的部分实施方案中，由包括下列重量份的原料制成：PPS树脂20
‑
40份、改性
氢氧化镁30
‑
50份、增韧剂3
‑
15份、润滑剂0.1
‑
1份、炭黑0.1
‑
1份、短玻纤20
‑
40份。
[0020]本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高CTI聚苯硫醚复合材料，其特征在于，由包括下列重量份的原料制成：PPS树脂20
‑
40份、改性氢氧化镁20
‑
65份、改性增韧剂1
‑
15份、润滑剂0.1
‑
1份、炭黑0.1
‑
1份、短玻纤20
‑
40份；所述PPS树脂为低氯含量的高熔融指数的线性聚苯硫醚；所述改性氢氧化镁为硅烷偶联剂表面改性处理的氢氧化镁；所述改性增韧剂为高分子量聚苯乙烯改性的马来酸酐接枝
‑
氢化苯乙烯
‑
丁二烯聚合物；优选地，所述改性增韧剂中苯乙烯含量为40
‑
75wt.％，马来酸酐接枝率为0.65
‑
1.7％。2.如权利要求1所述的一种高CTI聚苯硫醚复合材料，其特征在于，由包括下列重量份的原料制成：PPS树脂20
‑
40份、改性氢氧化镁30
‑
50份、改性增韧剂3
‑
15份、润滑剂0.1
‑
1份、炭黑0.1
‑
1份、短玻纤20
‑
40份。3.如权利要求2所述的一种高CTI聚苯硫醚复合材料，其特征在于，由包括下列重量份的原料制成：PPS树脂25份、改性氢氧化镁39份、改性增韧剂6份、润滑剂0.2份、炭黑0.3份、短玻纤30份。4.如权利要求1
‑
3任意一项所述的一种高CTI聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述PPS树脂的熔融指数为500
‑
1800g/10min；优选地，PPS树脂的氯含量<1000ppm。5.如权利要求1
‑
3任意一项所述的一种高CTI聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述短玻纤长度为3
‑
4.5mm，直径为7
‑
13um。6.如权利要求1
‑
3任意一项所述的一种高CTI聚苯硫醚复合材料，其特征在于，所述改性氢氧化镁的制备方法包括：将氢氧化镁置于高混机中，升温至80～100℃，将硅烷偶联剂水溶液喷涂在氢氧化镁表面，然后再在100～120℃高速混合20～60min，优选为30min，即得所述改性氢氧化镁。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，杨克斌，刘光耀，李小亮，万绍群，赵银巧，钟辉，
申请(专利权)人：四川中物材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：