專利名稱：一種碳納米管增強聚苯硫醚材料及其制備方法
一種碳納米管增強聚苯硫醚材料及其制備方法本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，尤其涉及一種碳納米管增強聚苯硫醚材料及其制備方法。碳納米管是于1991年由Iijima發(fā)現(xiàn)，自發(fā)現(xiàn)以來，碳納米管就因其獨特的結(jié)構(gòu)，良好的電性能和機械性能成為近年來的研究熱點。碳納米管具有納米級直徑、微米級長度，長徑比高達100-1000，強度極高，具有理想的彈性模量，是一種絕好的纖維材料，其性能優(yōu)于任何纖維。因此，作為超級纖維，可用于高級復(fù)合材料的增強體。將碳納米管直接作為材料使用存在一定的困難，主要是其在其他材料中的分散性不好。聚苯硫醚樹脂(PPQ也稱聚亞苯基硫醚，其綜合性能較好，具備耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、優(yōu)良的機械性能和電性能，廣泛應(yīng)用于電子、電器領(lǐng)域。但聚苯硫醚樹脂沖擊強度低，耐彎折性差，加工性能也較差。這些也限制了聚苯硫醚樹脂在某些領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。如何解決碳納米管的分散性問題和改善聚苯硫醚的缺點，已成為國內(nèi)外研究的重點，但至今仍沒有突破性的成果公布。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種沖擊強度和耐彎折性能良好的碳納米管增強聚苯硫醚材料及其制備方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種碳納米管增強聚苯硫醚材料，按重量份數(shù)由以下組分組成聚苯硫醚樹脂100 ；潤滑劑和碳納米管混合物20-55 ；成核劑0. 3-0. 7 ；抗氧化劑0.3-0.7。以上所述的碳納米管增強聚苯硫醚材料，所述的潤滑劑和碳納米管混合物按重量百分比，碳納米管占83-94%，潤滑劑占6-17% ；所述潤滑劑和碳納米管混合物按以下步驟制備而成將碳納米管加入到潤滑劑中，超聲波振蕩分散2-5h，在超聲波振蕩分散的同時進行攪拌，得到潤滑劑和碳納米管的均勻混合物。以上所述的碳納米管增強聚苯硫醚材料，所述聚苯硫醚樹脂為支鏈型結(jié)構(gòu)聚苯硫醚樹脂，相對密度為1. 3-1. 4g/cm3，相對分子量為40000-50000。以上所述的碳納米管增強聚苯硫醚材料，所述潤滑劑是硅烷偶聯(lián)劑和/或白礦油。以上所述的碳納米管增強聚苯硫醚材料，所述碳納米管是催化裂解、電弧放電、模板法或激光蒸發(fā)方法制備的單壁或多壁碳納米管的一種，或多種的混合物。以上所述的碳納米管增強聚苯硫醚材料，所述碳納米管的長度為1-1000微米。
以上所述的碳納米管增強聚苯硫醚材料，所述成核劑為活性滑石粉和/或納米二氧化硅，細度在2000目以上。以上所述的碳納米管增強聚苯硫醚材料，所述抗氧化劑選自三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲苯苯基)丙烯酸酯、四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯或三(2，4_ 二叔丁基酚)亞磷酸酯中的一種或一種以上。以上所述的碳納米管增強聚苯硫醚材料，按重量份數(shù)由以下組分組成聚苯硫醚樹脂100;潤滑劑和碳納米管混合物46-55 ；成核劑0.3-0.7;抗氧化劑0. 3-0. 7 ；所述的潤滑劑和碳納米管混合物按重量百分比，碳納米管占83-86 %，潤滑劑占14-17%。一種上述碳納米管增強聚苯硫醚材料的制備方法的技術(shù)方案，包括以下步驟a)按上述組分按將聚苯硫醚樹脂、潤滑劑和碳納米管混合物、成核劑、抗氧化劑的順序先后加入混合設(shè)備，攪拌、混合均勻，得到碳納米管增強聚苯硫醚材料前體；b)，將該碳納米管增強聚苯硫醚材料前體于雙螺桿擠出機在260-30(TC條件下擠出處理，得到碳納米管增強聚苯硫醚材料；擠出處理的工藝條件為一區(qū)260-280°C、二區(qū)260_290°C、三區(qū)270-300°C、四區(qū)270-300°C、五區(qū)270-290°C、六區(qū)270-290°C、七區(qū)洸0_四0°C ；擠出處理的時間為1_3分鐘。本發(fā)明的碳納米管增強聚苯硫醚材料，沖擊韌性，彎折性和加工性能良好，使用的原材料來源廣泛，成本合理，在保證產(chǎn)品的高性能要求的前提下也適合用于中端市場，具有極大的市場競爭力，制備過程簡單，生產(chǎn)工藝流暢、可控，生產(chǎn)效益高，非常適于工業(yè)化生產(chǎn)。制備得到的碳納米管增強聚苯硫醚材料可廣泛應(yīng)用于IC插座、IC和LSI封裝、屏蔽罩等領(lǐng)域。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實施例提供一種碳納米管增強聚苯硫醚材料制備方法，包括如下重量份數(shù)的組分
聚苯較ι醚樹脂65-80
潤滑劑和碳納米管混合物 17-35成核劑0. 2-0. 5
抗氧化劑0.2-0.5。在以下實施例中，聚苯硫醚樹脂的相對密度是1.3-1.4g/cm3，相對分子量為40000-50000的支鏈型結(jié)構(gòu)聚苯硫醚樹脂。生產(chǎn)廠家為美國菲利普，型號P-4。潤滑劑選自硅烷偶聯(lián)劑、白礦油中的一種或以上。硅烷偶聯(lián)劑的生產(chǎn)廠家為北京博利得化工產(chǎn)品有限公司，牌號為KH-560 ；白油的生產(chǎn)廠家為新疆克拉瑪依石化公司，牌號 KN4006。碳納米管包括催化裂解、電弧放電、模板法以及激光蒸發(fā)方法制備的單壁、多壁碳納米管的一種，或多種的混合物。碳納米管的長度為1-1000微米。生產(chǎn)廠家為南京先豐納米材料科技有限公司，型號S-MWNT-4060。成核劑為2000目活性滑石粉或納米二氧化硅中的一種或兩種?；钚曰鄣纳a(chǎn)廠家為大連海城精細化工，型號RB-510H ；納米二氧化硅的生產(chǎn)廠家為上海上惠納米科技有限公司，型號SHS-202。抗氧劑選自三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲苯苯基)丙烯酸酯、四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、三(2，4_ 二叔丁基酚)亞磷酸酯中的一種或以上。生產(chǎn)廠家分別為汽巴精化、金海雅寶，牌號分別為245、ΑΤ-10，ΑΤ-168。潤滑劑和碳納米管混合物按以下步驟制備而成將固定量的碳納米管加入到潤滑劑中，使用超聲波清洗機在常溫下超聲波振蕩分散2- ，超聲波振蕩分散的同時高速攪拌，得到潤滑劑和碳納米管的均勻混合物。本發(fā)明碳納米管增強聚苯硫醚材料的制備方法，包括如下步驟第一步，將如上重量份數(shù)的組分按聚苯硫醚樹脂、潤滑劑和碳納米管混合物、成核劑、抗氧化劑的順序先后加入，并攪拌、混合均勻，得到碳納米管增強聚苯硫醚材料前體；第二步，將碳納米管增強聚苯硫醚材料前體于^0-300°C條件下擠出處理，得到碳納米管增強聚苯硫醚材料。步驟第一步中，使用混合設(shè)備沒有限制，例如，攪拌桶、高混機等，優(yōu)選攪拌桶，本步驟中，混合時間為5-10分鐘，攪拌桶的轉(zhuǎn)速為500-1200轉(zhuǎn)/分鐘。步驟第二步中，將步驟一中得到的碳納米管增強聚苯硫醚材料前體進行擠出處理；本步驟二中使用的擠出設(shè)備沒有限制，優(yōu)選為雙螺桿擠出機，使碳納米管增強聚苯硫醚材料前體處于熔融狀態(tài)下擠出造粒。進一步，在步驟二中擠出處理溫度為一區(qū)260_280°C、二區(qū)260_290°C、三區(qū)270-300°C、四區(qū) 270-300°C、五區(qū) 270_290°C、六區(qū) 270_290°C、七區(qū) ^0_290°C ；擠出處理的時間為1-3分鐘。以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細闡述。實施例一將PPS樹脂在120°C下干燥2-3小時，控制水分含量在0. 05%以下；將46份碳納米管加入到7. 7份潤滑劑中，常溫下超聲波振蕩分散2-5h，超聲波振蕩分散的同時高速攪拌，得到53. 7潤滑劑和碳納米管的均勻混合物。將干燥后的100份PPS樹脂、53. 7份潤滑劑和碳納米管混合物、0. 3份成核劑、0. 3份抗氧化劑按先后順序置于攪拌桶中攪拌10分鐘，再經(jīng)雙螺桿擠出機擠出造粒。其加工工藝溫度為一區(qū)^0480°C、二區(qū)沈0-四01、三區(qū)270-300°C、四區(qū) 270-300°C、五區(qū) 270_290°C、六區(qū) 270_290°C、七區(qū) ^0_290°C ；所述擠出處理的時間為1-3分鐘。粒料在鼓風干燥箱中120°C干燥3小時，然后經(jīng)注塑機制備成標準測試樣條。
實施例二將PPS樹脂在120°C下干燥2-3小時，控制水分含量在0. 05%以下；將36份碳納米管加入到5. 7份潤滑劑中，常溫下超聲波振蕩分散2-5h，超聲波振蕩分散的同時高速攪拌，得到41. 7份潤滑劑和碳納米管的均勻混合物。將干燥后的100份PPS樹脂、41. 7份潤滑劑和碳納米管混合物、0. 4份成核劑、0. 4份抗氧化劑按先后順序置于攪拌桶中攪拌10分鐘，再經(jīng)雙螺桿擠出機擠出造粒。其加工工藝溫度為一區(qū)^0480°C、二區(qū)沈0-四01、三區(qū)270-300°C、四區(qū) 270-300°C、五區(qū) 270_290°C、六區(qū) 270_290°C、七區(qū) ^0_290°C ；所述擠出處理的時間為1-3分鐘。粒料在鼓風干燥箱中120°C干燥3小時，然后經(jīng)注塑機制備成標準測試樣條。實施例三將PPS樹脂在120°C下干燥2-3小時，控制水分含量在0. 05%以下；將27份碳納米管加入到4份潤滑劑中，常溫下超聲波振蕩分散2-5h，超聲波振蕩分散的同時高速攪拌，得到31份潤滑劑和碳納米管的均勻混合物。將干燥后的100份PPS樹脂、31份潤滑劑和碳納米管混合物、0. 5份成核劑、0. 5份抗氧化劑按先后順序置于攪拌桶中攪拌10分鐘，再經(jīng)雙螺桿擠出機擠出造粒。其加工工藝溫度為一區(qū)^0480°C、二區(qū)沈0-四01、三區(qū)270-300°C、四區(qū) 270-300°C、五區(qū) 270_290°C、六區(qū) 270_290°C、七區(qū) ^0_290°C ；所述擠出處理的時間為1-3分鐘。粒料在鼓風干燥箱中120°C干燥3小時，然后經(jīng)注塑機制備成標準測試樣條。實施例四將PPS樹脂在120°C下干燥2-3小時，控制水分含量在0. 05%以下；將19份碳納米管加入到2. 5份潤滑劑中，常溫下超聲波振蕩分散2-5h，超聲波振蕩分散的同時高速攪拌，得到21.5份潤滑劑和碳納米管的均勻混合物。將干燥后的100份PPS樹脂、21. 5份潤滑劑和碳納米管混合物、0. 6份成核劑、0. 6份抗氧化劑按先后順序置于攪拌桶中攪拌10分鐘，再經(jīng)雙螺桿擠出機擠出造粒。其加工工藝溫度為一區(qū)^0480°C、二區(qū)沈0-四01、三區(qū)270-300°C、四區(qū) 270-300°C、五區(qū) 270_290°C、六區(qū) 270_290°C、七區(qū) ^0_290°C ；所述擠出處理的時間為1-3分鐘。粒料在鼓風干燥箱中120°C干燥3小時，然后經(jīng)注塑機制備成標準測試樣條。實施例五將PPS樹脂在120°C下干燥2-3小時，控制水分含量在0. 05%以下；將38. 5份碳納米管加入到7. 7份潤滑劑中，常溫下超聲波振蕩分散2-5h，超聲波振蕩分散的同時高速攪拌，得到46. 2份潤滑劑和碳納米管的均勻混合物。將干燥后的100份PPS樹脂、46. 2份潤滑劑和碳納米管混合物、0. 5份成核劑、0. 3份抗氧化劑按先后順序置于攪拌桶中攪拌10分鐘，再經(jīng)雙螺桿擠出機擠出造粒。其加工工藝溫度為一區(qū)^0480°C、二區(qū)沈0-四01、三區(qū) 270-300°C、四區(qū) 270-300°C、五區(qū) 270_290°C、六區(qū) 270_290°C、七區(qū) ^0_290°C ；所述擠出處理的時間為1-3分鐘。粒料在鼓風干燥箱中120°C干燥3小時，然后經(jīng)注塑機制備成標準測試樣條。實施例六將PPS樹脂在120°C下干燥2-3小時，控制水分含量在0. 05%以下；將37. 5份碳納米管加入到2. 5份潤滑劑中，常溫下超聲波振蕩分散2-5h，超聲波振蕩分散的同時高速攪拌，得到40份潤滑劑和碳納米管的均勻混合物。將干燥后的100份PPS樹脂、40份潤滑劑和碳納米管混合物、0. 4份成核劑、0. 4份抗氧化劑按先后順序置于攪拌桶中攪拌10分鐘，再經(jīng)雙螺桿擠出機擠出造粒。其加工工藝溫度為一區(qū)^0480°C、二區(qū)沈0-四01、三區(qū)270-300°C、四區(qū) 270-300°C、五區(qū) 270_290°C、六區(qū) 270_290°C、七區(qū) ^0_290°C ；所述擠出處理的時間為1-3分鐘。粒料在鼓風干燥箱中120°C干燥3小時，然后經(jīng)注塑機制備成標準測試樣條。對比例一將PPS樹脂在120°C下干燥2-3小時，控制水分含量在0. 05%以下；將干燥后的100份PPS樹脂、3份潤滑劑、0. 3份成核劑、0. 3份抗氧化劑按先后順序置于攪拌桶中攪拌10分鐘，再經(jīng)雙螺桿擠出機擠出造粒。其加工工藝溫度為一區(qū)沈0-觀01、二區(qū)沈0j90°c、三區(qū) 270-300°C、四區(qū) 270-300°C、五區(qū) 270_290°C、六區(qū) 270_290°C、七區(qū) ^0_290°C ；所述擠出處理的時間為1-3分鐘。粒料在鼓風干燥箱中120°C干燥3小時，然后經(jīng)注塑機制備成標準測試樣條。產(chǎn)品性能檢測將實施例及對比例中制備得到的標準樣條分別進行拉伸強度、彎曲強度、懸臂梁缺口沖擊強度、阻燃性能測試，測試標準和結(jié)果如表2所示。 表2實施例和對比例性能測試表
權(quán)利要求
1.一種碳納米管增強聚苯硫醚材料，其特征在于，按重量份數(shù)由以下組分組成聚苯硫醚樹脂100 ；潤滑劑和碳納米管混合物20-55 ；成核劑0. 3-0. 7 ；抗氧化劑0.3-0.7。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管增強聚苯硫醚材料，其特征在于，所述的潤滑劑和碳納米管混合物按重量百分比，碳納米管占83-94%，潤滑劑占6-17% ；所述潤滑劑和碳納米管混合物按以下步驟制備而成將碳納米管加入到潤滑劑中，超聲波振蕩分散2-5h，在超聲波振蕩分散的同時進行攪拌，得到潤滑劑和碳納米管的均勻混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管增強聚苯硫醚材料，其特征在于，所述聚苯硫醚樹脂為支鏈型結(jié)構(gòu)聚苯硫醚樹脂，相對密度為1. 3-1. 4g/cm3，相對分子量為40000-50000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管增強聚苯硫醚材料，其特征在于，所述潤滑劑是硅烷偶聯(lián)劑和/或白礦油。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管增強聚苯硫醚材料，其特征在于，所述碳納米管是催化裂解、電弧放電、模板法或激光蒸發(fā)方法制備的單壁或多壁碳納米管的一種，或多種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管增強聚苯硫醚材料，其特征在于，所述碳納米管的長度為1-1000微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管增強聚苯硫醚材料，其特征在于，所述成核劑為活性滑石粉和/或納米二氧化硅，細度在2000目以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管增強聚苯硫醚材料，其特征在于，所述抗氧化劑選自三甘醇雙-3- (3-叔丁基-4-羥基-5-甲苯苯基)丙烯酸酯、四[甲基-β - (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯或三(2，4_ 二叔丁基酚)亞磷酸酯中的一種或一種以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳納米管增強聚苯硫醚材料，其特征在于，按重量份數(shù)由以下組分組成聚苯硫醚樹脂100 ；潤滑劑和碳納米管混合物46-55 ；成核劑0. 3-0. 7 ；抗氧化劑0. 3-0. 7 ；所述的潤滑劑和碳納米管混合物按重量百分比，碳納米管占83-86%，潤滑劑占 14-17%。
10.一種權(quán)利要求1所述的碳納米管增強聚苯硫醚材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟a)按權(quán)利要求1的組分按將聚苯硫醚樹脂、潤滑劑和碳納米管混合物、成核劑、抗氧化劑的順序先后加入混合設(shè)備，攪拌、混合均勻，得到碳納米管增強聚苯硫醚材料前體；b)，將該碳納米管增強聚苯硫醚材料前體于雙螺桿擠出機在260-300°C條件下擠出處理，得到碳納米管增強聚苯硫醚材料；擠出處理的工藝條件為一區(qū)260-280°C、二區(qū)260-290°C、三區(qū)270-300°C、四區(qū)270-300°C、五區(qū)270-290°C、六區(qū)270-290°C、七區(qū)洸0_四0°C ；擠出處理的時間為1_3分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳納米管增強聚苯硫醚材料及其制備方法。碳納米管增強聚苯硫醚材料按重量份數(shù)由以下組分組成聚苯硫醚樹脂100；潤滑劑和碳納米管混合物20-55；成核劑0.3-0.7；抗氧化劑0.3-0.7。本發(fā)明的碳納米管增強聚苯硫醚材料，沖擊韌性，彎折性和加工性能良好，使用的原材料來源廣泛，成本合理，非常適于工業(yè)化生產(chǎn)。制備得到的碳納米管增強聚苯硫醚材料可廣泛應(yīng)用于IC插座、IC和LSI封裝、屏蔽罩等領(lǐng)域。
文檔編號C08K3/04GK102382468SQ20111030036
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者徐東, 徐永, 胡玉潔 申請人:深圳市科聚新材料有限公司