结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料，该聚苯硫醚微孔材料是将基体材料经超临界流体发泡形成的，发泡后的基体材料中具有均匀的微米级泡孔；所述基体材料是具有长支链和交联网络结构的交联聚苯硫醚，基体材料是由主链间苯含量单一的聚苯硫醚经热氧化处理形成或者由主链间苯含量不同的聚苯硫醚共混形成的共混物经热氧化处理形成。该聚苯硫醚微孔材料在GHz频率下具有低介电性能和高透波性能，基于此，本发明专利技术还提供了该聚苯硫醚微孔材料在5G透波领域的应用。本发明专利技术解决了现有技术因聚苯硫醚链刚性大、结晶程度高及熔体粘度低而难以通过超临界流体发泡的问题，可有效拓宽发泡倍率的可调控范围宽。宽发泡倍率的可调控范围宽。

【技术实现步骤摘要】
结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于聚苯硫醚微孔材料领域，涉及结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着信息技术的持续发展，信号传输速率快速增加、频谱带宽也迅速扩大。以5G通讯采用的毫米波为例，频率范围在24.3～52.6GHz，未来使用的信号频率可能达到100GHz甚至更高。随着信号频率的增加，信号波长变短，其物质穿透能力变弱且信号范围更小，如果所选用的材料在高频下的介电常数(D
k
)和介电损耗(D
f
)较高，那么信号在该材料中传输时的稳定性会下降并且会出现信号“失真”。因此，新一代移动通信技术所需的材料体系与以往的材料体系相比，需在高频下仍具备超高通量的透波性能和超低的介电性能(介电常数及介电损耗)。
[0003]目前，电子信息领域常用的低介电高分子材料主要有环氧树脂、聚酰亚胺以及聚苯硫醚等。环氧树脂具有良好的绝缘性和机械性能，易成型，然而在高频高速的信息化背景下，即使通过在主链中引入更为对称的刚性基团、使用低介电常数的固化剂或在基体中引入纳米空腔，环氧树脂的低介电性能仍难以满足高频信号传输需求。聚酰亚胺在较宽频率范围内信号传输稳定性较高，然而对于高频信号而言，PI的介电损耗仍较高，影响高频信号传输，尤其是PI的吸水性会导致其在潮湿环境下的信号损耗显著增大。聚苯硫醚由于分子链中S的孤对电子与苯环的大π键形成p
‑
π共轭，抑制了主链极性基团的取向，偶极矩变小，因而PPS的介电常数和介电损耗都比较低。PPS具有优异的耐溶剂性能、自阻燃性能以及低吸水率等优点，加之PPS比环氧树脂和PI具有更低的介电损耗，其高频信号传输优势更加显著，因此PPS在毫米波通讯领域有着更广阔的应用前景。
[0004]但PPS链的刚性大、结晶程度高，并且熔体粘度低，因而难以通过超临界流体发泡技术获得泡孔尺寸均匀、发泡倍率大的微孔发泡材料。尽管研究者对PPS的超临界流体发泡已有一些尝试，但目前利用超临界流体对PPS进行发泡得到的微孔发泡材料的发泡倍率可调控的范围非常窄，也未见对PPS微孔发泡材料的介电性能的相关研究报道。对于以刚性链为结构特征的PPS，如何通过分子结构设计来调控其结晶行为和熔体弹性，进而有利于超临界流体发泡并获得发泡倍率调控范围宽的低介电材料，仍然是一大难题。

技术实现思路

[0005]针对PPS因链的刚性大、结晶程度高以及熔体粘度低，难以通过超临界流体发泡制备得到泡孔尺寸均匀、发泡倍率可调控范围宽的微孔发泡材料的问题，本专利技术提供了结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料，以利用超临界流体发泡技术制备发泡倍率调控范围宽和低介电性能的PPS微孔发泡材料，本专利技术还提供了该结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料在5G透波领域的应用。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料，该聚苯硫醚微孔材料是将基体材料经超临界流体发泡形成的，发泡后的基体材料中具有均匀的微米级泡孔；所述基体材料是具有长支链和交联网络结构的交联聚苯硫醚，基体材料是由主链间苯含量单一的聚苯硫醚经热氧化处理形成或者由主链间苯含量不同的聚苯硫醚共混形成的共混物经热氧化处理形成，所述主链间苯含量单一的聚苯硫醚的主链间苯含量为3wt.％～30wt.％，所述共混物中聚苯硫醚主链的间苯含量为3wt.％～30wt.％。
[0008]上述结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料的技术方案中，所述聚苯硫醚微孔材料中的泡孔呈闭孔结构，泡孔孔径不超过500μm。
[0009]上述结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料的技术方案中，通过控制热氧化处理的温度与时间来控制基体材料的交联程度，使基体材料的凝胶含量为0.5wt.％～10wt.％，优选使基体材料的凝胶含量为1wt.％～7wt.％。
[0010]上述结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料的技术方案中，当基体材料是由主链间苯含量不同的聚苯硫醚共混形成的共混物经热氧化处理形成时，基体材料由至少两种主链间苯含量为0wt.％～50wt.％的聚苯硫醚共混形成的共混物经热氧化处理形成。
[0011]上述结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料的技术方案中，所述聚苯硫醚微孔材料的发泡倍率的调控范围宽，可以根据实际应用需求在1～50倍之间调控，优选地，所述聚苯硫醚微孔材料的发泡倍率至少为4倍，进一步优选地，所述聚苯硫醚微孔材料的发泡倍率为7～20倍。
[0012]当所述结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料的发泡倍率达到4倍及以上时，该聚苯硫醚微孔材料在GHz频率下介电常数小于1.5、介电损耗不超过0.002，该聚苯硫醚微孔材料对GHz频率电磁波的透波率大于90％。这里所述的GHz频率通常是指3～40GHz的频率。
[0013]进一步地，当所述结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料的发泡倍率为7～20倍时，该聚苯硫醚微孔材料在GHz频率下介电常数小于1.4、介电损耗不超过0.001，该聚苯硫醚微孔材料对GHz频率电磁波的透波率至少为95％。这里所述的GHz频率通常是指3～40GHz的频率。
[0014]当所述结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料的发泡倍率达到4倍及以上时，该聚苯硫醚微孔材料的平均孔径至少为15μm，孔隙率至少为75％；当所述结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料的的发泡倍率为7～20倍时，该聚苯硫醚微孔材料的孔隙率至少为85.7％。
[0015]本专利技术通过实验证实，本专利技术的结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料具有优异的阻燃性能，其阻燃性能可达到V
‑
0等级，同时，本专利技术的结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料具有优异的疏水性能，其与水的接触角随着发泡倍率的增加而呈增大的趋势，与水的接触角可达到90
°
～140
°
之间。
[0016]本专利技术还提供了上述结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料的制备方法，包括以下步骤：
[0017](1)以主链间苯含量单一且间苯含量为3wt.％～30wt.％的聚苯硫醚作为原料，或者是将主链间苯含量不同的聚苯硫醚共混形成的共混物作为原料，所述共混物中聚苯硫醚主链的间苯含量为3wt.％～30wt.％；将原料熔融共混，成型，得到坯体；
[0018](2)将步骤(1)所得坯体在空气氛围中进行热氧化处理使坯体发生热氧化交联，得
到交联坯体；
[0019](3)将步骤(2)所得交联坯体置于高压腔体中，向高压腔体中通入作为发泡剂的气体，控制高压腔体内的温度为T、压力为5～40MPa，保持前述温度和压力条件进行溶胀直到发泡剂在交联坯体中达到饱和，然后卸压发泡，即得聚苯硫醚微孔材料；
[0020]高压腔体的温度T应满足：T1≤T＜T2，T1是发泡过程泡孔成核的最低温度，T2是该步骤在发泡时泡孔会完全坍塌的最低温度。
[0021]上述制备方法的技术方案的步骤(2)中，热氧化处理的温度至少为130℃且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料，其特征在于，该聚苯硫醚微孔材料是将基体材料经超临界流体发泡形成的，发泡后的基体材料中具有均匀的微米级泡孔；所述基体材料是具有长支链和交联网络结构的交联聚苯硫醚，基体材料是由主链间苯含量单一的聚苯硫醚经热氧化处理形成或者由主链间苯含量不同的聚苯硫醚共混形成的共混物经热氧化处理形成，所述主链间苯含量单一的聚苯硫醚的主链间苯含量为3wt.％～30wt.％，所述共混物中聚苯硫醚主链的间苯含量为3wt.％～30wt.％。2.根据权利要求1所述结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料，其特征在于，该聚苯硫醚微孔材料中的泡孔呈闭孔结构，泡孔孔径不超过500μm。3.根据权利要求1所述结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料，其特征在于，通过控制热氧化处理的温度与时间来控制基体材料的交联程度，使基体材料的凝胶含量为0.5wt.％～10wt.％。4.根据权利要求1所述结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料，其特征在于，当基体材料是由主链间苯含量不同的聚苯硫醚共混形成的共混物经热氧化处理形成时，基体材料由至少两种主链间苯含量为0wt.％～50wt.％的聚苯硫醚共混形成的共混物经热氧化处理形成。5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料，其特征在于，该聚苯硫醚微孔材料的发泡倍率至少为4倍。6.根据权利要求5所述结晶可调控的交联型聚苯硫醚微孔材料，其特征在于，该聚苯硫醚微...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚鹏剑，张利沙，陈登阳，金碧辉，李光宪，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：