CN109575528A - 低介电高韧性增强pbt/ppo组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低介电高韧性增强PBT/PPO组合物及其制备方法。所述低介电高韧性增强PBT/PPO组合物包括以下重量份的原料:聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)45~85份,聚苯醚(PPO)15~55份,聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚苯醚的重量份数总和为100份,玻璃纤维20~40份,相容剂6~14份,抗氧剂0.6~1份,聚四氟乙烯5~20份,塑化剂0.2~1份,硅烷偶联剂0.2~1份,塑化剂与硅烷偶联剂的重量比为1:1~5:1。该PBT/PPO组合物能够在介电性能、强度和韧性符合电子电工、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域的高需求。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域,特别是涉及一种低介电高韧性增强PBT/PPO组合物及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种半结晶的热塑性聚酯,具有良好的耐热性、耐候性和耐化学品性,以及优异的电气性能,低的吸水性和良好的制品外观等优点,被广泛用于汽车、机械设备、电子电气制造业中,如接插件、变压器、熔断器外壳、开关、继电器、节能灯、线圈骨架、电机外壳等,这些行业对燃烧、安全性有严格的要求。此外,随着应用性能的扩展,PBT材料在电子电工、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域的需求日益增加。然而,普通的增强PBT的树脂缺口敏感、韧性差,且介电常数、介电损耗难以满足日益发展的4G、5G技术对介电性能的要求。
聚苯醚(PPO或PPE),化学名称为聚2,6-二甲基—1,4—苯醚,又称为聚亚苯基氧化物或聚苯撑醚。PPO是一种主链上含有苯环的工程塑料,因此具有优良的机械强度、耐应力松弛、抗蠕变性、耐热性、耐水性、耐水蒸汽性、尺寸稳定性。但是纯的PPO树脂冲击韧性差、熔体粘度高、加工性差,通常通过合金化来对其进行改性,PPO原料的介电常数和介电损耗在工程塑料中是最小的品种之一,几乎不受温度、湿度的影响,可用于低、中、高频电场领域。
PBT与PPO共混,由于PBT为结晶聚合物,PPO为非结晶聚合物,是不相容的。PBT/PPO合金的研究主要在于相容问题,解决相容问题,同时保持良好的性能,就能够满足不同场合的使用要求。
目前,现有技术中对PBT/PPO相容改性做了一些研究,专利CN101759964A公开了一种聚对苯二甲酸丁二醇酯聚苯醚复合材料及其制备方法,该专利主要公开了一种相容性强,成本低廉的相容剂的制备方法,但是该复合材料为合金非增强方案,强度、韧性不够,在介电性能方面也未有描述。
专利CN102417716A涉及一种永久抗静电PBT/PPO合金及制备方法,具有抗静电效果持久、达到永久抗静电的效果,抗静电效果好,综合力学性能较高、接近纯PBT/PPO合金的性能,相容剂为马来酸酐接枝聚氧化乙烯和SEBS接枝GMA的复合物,该合金颜色浅可配成各种颜色,成本低,耐热性好等优点,但是该复合材料为合金非增强方案,强度、韧性不够,在介电性能方面也未有描述。
专利CN104902693A涉及电路板技术领域,尤其是一种聚四氟乙烯粘接片,含有质量百分比为35-90%的聚四氟乙烯乳液、8-60%的玻璃纤维布、0.5-2%的助剂,余量为溶剂,具有极低的介电常数和损耗因子,并且聚四氟乙烯(PTFE)在很宽的频率范围内介电常数也相当稳定,因此适用范围十分广大,该专利为电路板领域,且仅仅通过加入未经处理的乳液形态PTFE,不涉及工程塑料改性领域。
专利CN104830058A涉及一种聚酰亚胺膜及其制备方法,具有低介电常数及低光泽度。主要作为印刷电路板膜材料,改善聚酰亚胺膜的高介电常数及高介电损耗作用,但仅仅通过加入未经处理的PTFE,不涉及工程塑料改性领域。
发明内容
基于此,有必要提供一种低介电高韧性增强PBT/PPO组合物。该PBT/PPO组合物的介电性能、强度和韧性等特性能够符合电子电工、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域的高需求。
一种低介电高韧性增强PBT/PPO组合物,包括以下重量份的原料:
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)45~85份,
聚苯醚(PPO)15~55份,
聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚苯醚的重量份数总和为100份,
所述塑化剂与硅烷偶联剂的重量比为1:1~5:1。
在其中一个实施例中,低介电高韧性增强PBT/PPO组合物,包括以下重量份的原料:
PBT 55~75份,
PPO 25~45份,
PBT与PPO的重量份数总和为100份,
所述塑化剂与硅烷偶联剂的重量比为2:1~4:1。
在其中一个实施例中,所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的数均分子量为30000~50000,聚苯醚的数均分子量为30000~50000。
在其中一个实施例中,所述相容剂为PE-g-MAH、PPO-g-MAH、PP-g-GMA中的一种或两种以上。
在其中一个实施例中,所述PE-g-MAH的制备方法包括如下步骤:将聚乙烯(PE)、马来酸酐(MAH)按照重量份比例(95.5~98.5):(1.5~4.5)混合;加入双螺杆机器中,制备工艺温度:第一区180℃~200℃,第二区190℃~210℃,第三区190℃~210℃,第四区190℃~210℃,第五区190℃~210℃,第六区190℃~210℃,第七区190℃~210℃,第八区190℃~210℃,主螺杆转速为150r/min~200r/min;经挤出,冷却,切粒而成,接枝率为0.5~1.0。
在其中一个实施例中,所述PE-g-MAH的制备方法中,所述混合的方法为:在低速搅拌机中按照100r/min~300r/min混合。
在其中一个实施例中,所述PPO-g-MAH的制备方法包括如下步骤:将聚苯醚(PPO)、马来酸酐(MAH)按照重量份比例(95.5~98.5):(1.5~4.5)混合;加入双螺杆机器中,制备工艺温度:第一区180℃~200℃,第二区250℃~280℃,第三区260℃~280℃,第四区260℃~280℃,第五区260℃~280℃,第六区260℃~280℃,第七区260℃~280℃,第八区260℃~280℃,主螺杆转速为150r/min~200r/min;经挤出,冷却,切粒而成,接枝率为0.5~1.0。
在其中一个实施例中,所述PPO-g-MAH的制备方法中,所述混合的方法为:在低速搅拌机中按照100r/min~300r/min混合。
在其中一个实施例中,所述PP-g-MAH的制备方法包括如下步骤:将聚丙烯(PP)、马来酸酐(MAH)按照重量份比例(95.5~98.5):(1.5~4.5)混合;加入双螺杆机器中,制备工艺温度:第一区180℃~200℃,第二区190℃~210℃,第三区190℃~210℃,第四区190℃~210℃,第五区190℃~210℃,第六区190℃~210℃,第七区190℃~210℃,第八区190℃~210℃,主螺杆转速为150r/min~200r/min;经挤出,冷却,切粒而成,接枝率为0.5~1.0。
在其中一个实施例中,所述PP-g-MAH的制备方法中,所述混合的方法为:在低速搅拌机中按照100r/min~300r/min混合。
在其中一个实施例中,所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两种以上。优选为季戊四醇酯类(抗氧剂1010)和亚磷酸酯类(抗氧剂168)组成的混合物,优选重量比为1:0.5~1.5。
在其中一个实施例中,所述的PTFE分子量为150000~350000,粒径20~35μm。
在其中一个实施例中,所述塑化剂为邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)中的一种或两种以上。优选为DOP。
在其中一个实施例中,所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷,γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上。优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
在其中一个实施例中,所述玻璃纤维为短切玻璃纤维,直径为10~15μm,长度4~5mm。
本发明还提供所述的低介电高韧性增强PBT/PPO组合物的制备方法,包括如下步骤:
(1)将所述聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、抗氧剂依次加入预混锅,搅拌混合;
((2)将所述相容剂、聚四氟乙烯(PTFE)、硅烷偶联剂、塑化剂加入预混锅,搅拌混合,以对所述聚四氟乙烯进行预处理;
(3)将步骤(1)和步骤(2)预混好的原料从两个预混锅分别下料,加入到双螺杆挤出机中,所述玻璃纤维通过所述双螺杆挤出机第五段的侧喂喂料机加入所述双螺杆挤出机,熔融挤出造粒。
在其中一个实施例中,所述双螺杆挤出机的熔融挤出工艺如下:一区温度为180~230℃,二区温度:230~260℃,三区温度为240~270℃,四区温度:240~270℃,五区温度为240~270℃,六区温度:220~240℃,第七区温度:220~240℃,模头温度:230~250℃,主螺杆转速为:300~500r/min。
本发明的原理和优点如下:
本发明的低介电高韧性增强PBT/PPO组合物,在合理配置各原料组分的基础上,加入塑化剂、硅烷偶联剂,调整其比例,再辅配介电常数较低的PTFE,获得具有优异介电性能和力学性能的合金,能够满足特殊场合(如电子电工、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域)对材料的高要求。
塑化剂的作用机理是塑化剂分子***到聚合物分子链之间,削弱了聚合物分子链之间的应力,增加了聚合物分子链的移动性、降低了聚合物分子链的结晶度,从而使聚合物的塑形增加。塑化剂用量太少,达不到塑化的效果,分子链的活动范围太小,树脂相容不够,用量太大,使分子链的自由活动范围过大,较小的分子间作用力即可使相同分子链发生团聚,对两种聚合物的相容不利。
硅烷偶联剂中的硅烷氧基对无机物具有反应性,有机官能基对有机物具有反应性或相容性。当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间,可形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层。
PPO熔体粘度大,纯PPO难以加工,加入一定量的塑化剂,使PPO分子链变柔,提升加工性,有利于聚合物分散均匀。另外,PTFE熔点327℃左右,在该组合物中以粉末颗粒的形式存在,与无机填料存在形式一样,且PTFE由于具有优异的“不粘性”,在熔体粘度大的PPO树脂中难以分散,发生团聚,经过硅烷偶联剂,塑化剂的表面处理后,可以在树脂与PTFE制件形成连接,可以阻止粉末微粒的团聚,有利于具有低介电特点的PTFE在树脂中的均匀分散,与树脂更好的结合,进一步降低组合物的介电常数及介电损耗。
本发明采用特定比例范围的硅烷偶联剂、塑化剂,既能保证PPO的塑化效果,达到活化分子链的效果,又能保证PTFE的表面处理效果,且不影响组合物其它性能,使两种树脂均匀分散,保证材料介电性能均匀稳定。
进一步地,通过采用合适的相容剂解决PBT/PPO合金的相容问题,对相容剂的工艺条件进行摸索,选择最佳工艺自制相容剂,能够优化PBT与PPO之间的相容性。优选为以PPO为基材制备的相容剂PPO-g-MAH,该相容剂不仅满足PBT/PPO两种不相容体系的界面增容效果,而且能进一步减小组合物的介电常数及介电损耗。
本发明的低介电高韧性增强PBT/PPO组合物的制备方法,通过将所述的聚四氟乙烯、硅烷偶联剂、塑化剂加入预混锅,搅拌混合,对聚四氟乙烯进行预混处理,可使其易于加工。各步骤综合,保证组合物的介电性能、强度和韧性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的低介电高韧性增强PBT/PPO组合物及其制备方法作进一步详细的说明。
以下具体实施方式中,若无其他说明,所有原料均来源于市售。
PPO,数均分子量为30000,南通星辰合成材料有限公司芮城分公司;
PPO,数均分子量为40000,南通星辰合成材料有限公司芮城分公司;
PPO,数均分子量为50000,南通星辰合成材料有限公司芮城分公司;
PBT,数均分子量为30000,台湾长春树脂有限公司;
PBT,数均分子量为40000,台湾长春树脂有限公司;
PBT,数均分子量为50000,台湾长春树脂有限公司;
γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550),迈图高新材料集团;
邻苯二甲酸二异壬酯(DINP),普威伦化工有限公司;
邻苯二甲酸二辛酯(DOP),普威伦化工有限公司;
邻苯二甲酸二丁酯(DBP),普威伦化工有限公司;
PTFE,日本大金;
玻璃纤维,为短切玻璃纤维,直径为13μm,长度4.5mm,PPG工业集团。
PPO-g-MAH制备工艺:将PPO、MAH按照重量份比例98:2混合,在低速搅拌机中按照200r/min混合;加入双螺杆机器中,制备工艺温度:第一区180℃,第二区260℃,第三区280℃,第四区280℃,第五区280℃,第六区280℃,第七区280℃,第八区280℃,主螺杆转速为150r/min;经挤出,冷却,切粒而成,接枝率为0.7。
PE-g-MAH制备工艺:将PE、MAH按照重量份比例98:2在低速搅拌机中按照200r/min混合;加入双螺杆机器中,制备工艺温度:第一区180℃,第二区200℃,第三区210℃,第四区210℃,第五区210℃,第六区210℃,第七区210℃,第八区210℃,主螺杆转速为150r/min;经挤出,冷却,切粒而成,接枝率为0.7。
PP-g-MAH制备工艺:将PP、MAH按照重量份比例98:2在低速搅拌机中按照200r/min混合;加入双螺杆机器中,制备工艺温度:第一区180℃℃,第二区1200℃,第三,210℃,第四区210℃,第五区210℃,第六区210℃,第七区210℃,第八区210℃,主螺杆转速为150r/minr/min;经挤出,冷却,切粒而成,接枝率为0.7。
实施例1
本实施例一种低介电高韧性增强PBT/PPO组合物,由以下重量份的原料制备而成:
PBT | 45 |
PPO | 55 |
玻璃纤维 | 20 |
相容剂 | 6 |
抗氧剂 | 0.6 |
PTFE | 5 |
塑化剂 | 1 |
硅烷偶联剂 | 1 |
PBT数均分子量为30000,PPO数均分子量为30000,相容剂为PE-g-MAH,塑化剂为DINP,硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷,抗氧剂为季戊四醇酯类(抗氧剂1010)和亚磷酸酯类(抗氧剂168)组成的混合物(重量比1:1),PTFE分子量为150000,粒径为20μm,塑化剂与硅烷偶联剂的重量比为1:1。
上述低介电高韧性增强PBT/PPO组合物的制备工艺如下:
(1)将PBT、PPO、抗氧剂依次加入预混锅,高速搅拌混合;将相容剂、PTFE、硅烷偶联剂、塑化剂加入预混锅,高速搅拌混合;
(2)将步骤(1)预混好的原料从两个预混锅分别下料,加入到双螺杆挤出机中,玻璃纤维在挤出机第五段,通过侧喂料机加入所述双螺杆挤出机,熔融挤出造粒,工艺参数如下:一区温度为180℃,二区温度:230℃,三区温度为240℃,四区温度:240℃,五区温度为240℃,六区温度:220℃,第七区温度:220℃,模头温度:230℃,主螺杆转速为:300r/min。
实施例2
本实施例一种低介电高韧性增强PBT/PPO组合物,由以下重量份的原料制备而成:
PBT | 55 |
PPO | 45 |
玻璃纤维 | 25 |
相容剂 | 8 |
抗氧剂 | 0.7 |
PTFE | 10 |
塑化剂 | 0.8 |
硅烷偶联剂 | 0.4 |
PBT数均分子量为40000,PPO数均分子量为40000,相容剂为PPO-g-MAH,塑化剂为DOP,硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷,抗氧剂为季戊四醇酯类(抗氧剂1010)和亚磷酸酯类(抗氧剂168)组成的混合物(重量比1:1),PTFE分子量为200000,粒径为30μm,塑化剂与硅烷偶联剂的重量比为2:1。
上述低介电高韧性增强PBT/PPO组合物的制备工艺如下:
(1)将PBT、PPO、抗氧剂依次加入预混锅,高速搅拌混合;将相容剂、PTFE、硅烷偶联剂、塑化剂加入预混锅,高速搅拌混合;
(2)将步骤(1)预混好的原料从两个预混锅分别下料,加入到双螺杆挤出机中,玻璃纤维在挤出机第五段,通过侧喂料机加入所述双螺杆挤出机,熔融挤出造粒,工艺参数如下:一区温度为200℃,二区温度:240℃,三区温度为250℃,四区温度:250℃,五区温度为250℃,六区温度:230℃,第七区温度:230℃,模头温度:240℃,主螺杆转速为:400r/min。
实施例3
本实施例一种低介电高韧性增强PBT/PPO组合物,由以下重量份的原料制备而成:
PBT | 65 |
PPO | 35 |
玻璃纤维 | 30 |
相容剂 | 10 |
抗氧剂 | 0.8 |
PTFE | 20 |
塑化剂 | 0.9 |
硅烷偶联剂 | 0.3 |
PBT数均分子量为50000,PPO数均分子量为50000,相容剂为PP-g-MAH,塑化剂为DBP,硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷,抗氧剂为季戊四醇酯类(抗氧剂1010)和亚磷酸酯类(抗氧剂168)组成的混合物(重量比1:1),PTFE分子量为350000,粒径为35μm,塑化剂与硅烷偶联剂的重量比为3:1。
上述低介电高韧性增强PBT/PPO组合物的制备工艺如下:
(1)将PBT、PPO、抗氧剂依次加入预混锅,高速搅拌混合;将相容剂、PTFE、硅烷偶联剂、塑化剂加入预混锅,高速搅拌混合;
(2)将步骤(1)预混好的原料从两个预混锅分别下料,加入到双螺杆挤出机中,玻璃纤维在挤出机第五段,通过侧喂料机加入所述双螺杆挤出机,熔融挤出造粒,工艺参数如下:一区温度为220℃,二区温度:260℃,三区温度为270℃,四区温度:270℃,五区温度为270℃,六区温度:240℃,第七区温度:240℃,模头温度:250℃,主螺杆转速为:500r/min。
实施例4
本实施例一种低介电高韧性增强PBT/PPO组合物,由以下重量份的原料制备而成:
PBT | 75 |
PPO | 25 |
玻璃纤维 | 35 |
相容剂 | 12 |
抗氧剂 | 0.9 |
PTFE | 10 |
塑化剂 | 0.8 |
硅烷偶联剂 | 0.2 |
PBT数均分子量为40000,PPO数均分子量为40000,相容剂为PPO-g-MAH,塑化剂为DOP,硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷,抗氧剂为季戊四醇酯类(抗氧剂1010)和亚磷酸酯类(抗氧剂168)组成的混合物(重量比1:1),PTFE分子量为200000,粒径为20μm,塑化剂与硅烷偶联剂的重量比为4:1。
上述低介电高韧性增强PBT/PPO组合物的制备工艺如下:
(1)将PBT、PPO、抗氧剂依次加入预混锅,高速搅拌混合;将相容剂、PTFE、硅烷偶联剂、塑化剂加入预混锅,高速搅拌混合;
(2)将步骤(1)预混好的原料从两个预混锅分别下料,加入到双螺杆挤出机中,玻璃纤维在挤出机第五段,通过侧喂料机加入所述双螺杆挤出机,熔融挤出造粒,工艺参数如下:一区温度为200℃,二区温度:240℃,三区温度为250℃,四区温度:250℃,五区温度为250℃,六区温度:230℃,第七区温度:230℃,模头温度:240℃,主螺杆转速为:400r/min。
实施例5
本实施例一种低介电高韧性增强PBT/PPO组合物,由以下重量份的原料制备而成:
PBT | 85 |
PPO | 15 |
玻璃纤维 | 40 |
相容剂 | 14 |
抗氧剂 | 1 |
PTFE | 10 |
塑化剂 | 1 |
硅烷偶联剂 | 0.2 |
PBT数均分子量为40000,PPO数均分子量为40000,相容剂为PPO-g-MAH,塑化剂为DOP,硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷,抗氧剂为季戊四醇酯类(抗氧剂1010)和亚磷酸酯类(抗氧剂168)组成的混合物(重量比1:1),PTFE分子量为200000,粒径为20μm,塑化剂与硅烷偶联剂的重量比为5:1。
上述低介电高韧性增强PBT/PPO组合物的制备工艺如下:
(1)将PBT、PPO、抗氧剂依次加入预混锅,高速搅拌混合;将相容剂、PTFE、硅烷偶联剂、塑化剂加入预混锅,高速搅拌混合;
(2)将步骤(1)预混好的原料从两个预混锅分别下料,加入到双螺杆挤出机中,玻璃纤维在挤出机第五段,通过侧喂料机加入所述双螺杆挤出机,熔融挤出造粒,工艺参数如下:一区温度为200℃,二区温度:240℃,三区温度为250℃,四区温度:250℃,五区温度为250℃,六区温度:230℃,第七区温度:230℃,模头温度:240℃,主螺杆转速为:400r/min。
对比例1
本对比例一种PBT组合物,由以下重量份的原料制备而成:
PBT | 100 |
玻璃纤维 | 25 |
相容剂 | 8 |
抗氧剂 | 0.7 |
PTFE | 10 |
塑化剂 | 0.8 |
硅烷偶联剂 | 0.4 |
PBT数均分子量为40000,相容剂为PPO-g-MAH,塑化剂为DOP,硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷,抗氧剂为季戊四醇酯类(抗氧剂1010)和亚磷酸酯类(抗氧剂168)组成的混合物(重量比1:1),PTFE分子量为200000,粒径为20μm,塑化剂与硅烷偶联剂的重量比为2:1。
上述PBT组合物的制备工艺如下:
(1)将PBT、抗氧剂依次加入预混锅,高速搅拌混合;将相容剂、PTFE、硅烷偶联剂、塑化剂加入预混锅,高速搅拌混合;
(2)将步骤(1)预混好的原料从两个预混锅分别下料,加入到双螺杆挤出机中,玻璃纤维在挤出机第五段,通过侧喂料机加入所述双螺杆挤出机,熔融挤出造粒,工艺参数如下:一区温度为200℃,二区温度:240℃,三区温度为250℃,四区温度:250℃,五区温度为250℃,六区温度:230℃,第七区温度:230℃,模头温度:240℃,主螺杆转速为:400r/min。
对比例2
本对比例一种PBT/PPO组合物,由以下重量份的原料制备而成:
PBT | 55 |
PPO | 45 |
玻璃纤维 | 25 |
相容剂 | 8 |
PTFE | 10 |
抗氧剂 | 0.8 |
硅烷偶联剂 | 0.8 |
PBT数均分子量为40000,PPO数均分子量为40000,相容剂为PPO-g-MAH,硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷,抗氧剂为季戊四醇酯类(抗氧剂1010)和亚磷酸酯类(抗氧剂168)组成的混合物(重量比1:1)PTFE分子量为200000,粒径为20μm。
上述PBT/PPO组合物的制备工艺如下:
(1)将PBT、PPO、抗氧剂依次加入预混锅,高速搅拌混合;将相容剂、PTFE、硅烷偶联剂加入预混锅,高速搅拌混合;
(2)将步骤(1)预混好的原料从两个预混锅分别下料,加入到双螺杆挤出机中,玻璃纤维在挤出机第五段,通过侧喂料机加入所述双螺杆挤出机,熔融挤出造粒,工艺参数如下:一区温度为200℃,二区温度:240℃,三区温度为250℃,四区温度:250℃,五区温度为250℃,六区温度:230℃,第七区温度:230℃,模头温度:240℃,主螺杆转速为:400r/min。
对比例3
本对比例一种PBT/PPO组合物,由以下重量份的原料制备而成:
PBT | 55 |
PPO | 45 |
玻璃纤维 | 25 |
相容剂 | 8 |
抗氧剂 | 0.7 |
PTFE | 10 |
塑化剂 | 0.4 |
PBT数均分子量为40000,PPO数均分子量为40000,相容剂为PPO-g-MAH,塑化剂为DOP,抗氧剂为季戊四醇酯类(抗氧剂1010)和亚磷酸酯类(抗氧剂168)组成的混合物(重量比1:1),PTFE分子量为200000,粒径为20μm。
上述PBT/PPO组合物的制备工艺如下:
(1)将PBT、PPO、抗氧剂依次加入预混锅,高速搅拌混合;将相容剂、PTFE、塑化剂加入预混锅,高速搅拌混合;
(2)将步骤(1)预混好的原料从两个预混锅分别下料,加入到双螺杆挤出机中,玻璃纤维在挤出机第五段,通过侧喂料机加入所述双螺杆挤出机,熔融挤出造粒,工艺参数如下:一区温度为200℃,二区温度:240℃,三区温度为250℃,四区温度:250℃,五区温度为250℃,六区温度:230℃,第七区温度:230℃,模头温度:240℃,主螺杆转速为:400r/min。
对比例4
本对比例一种PBT/PPO组合物,由以下重量份的原料制备而成:
PBT | 55 |
PPO | 45 |
玻璃纤维 | 25 |
相容剂 | 8 |
抗氧剂 | 0.7 |
PTFE | 10 |
塑化剂 | 0.5 |
硅烷偶联剂 | 1 |
PBT数均分子量为40000,PPO数均分子量为40000,相容剂为PPO-g-MAH,塑化剂为DOP,硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷,抗氧剂为季戊四醇酯类(抗氧剂1010)和亚磷酸酯类(抗氧剂168)组成的混合物(重量比1:1),塑化剂与硅烷偶联剂的重量比为1:2,PTFE分子量为200000,粒径为20μm,。
上述PBT组合物的制备工艺如下:
(1)将PBT、PPO、抗氧剂依次加入预混锅,高速搅拌混合;将相容剂、PTFE、硅烷偶联剂、塑化剂加入预混锅,高速搅拌混合;
(2)将步骤(1)预混好的原料从两个预混锅分别下料,加入到双螺杆挤出机中,玻璃纤维在挤出机第五段,通过侧喂料机加入所述双螺杆挤出机,熔融挤出造粒,工艺参数如下:一区温度为200℃,二区温度:240℃,三区温度为250℃,四区温度:250℃,五区温度为250℃,六区温度:230℃,第七区温度:230℃,模头温度:240℃,主螺杆转速为:400r/min。
对比例5
本对比例一种PBT/PPO组合物,由以下重量份的原料制备而成:
PBT | 100 |
PPO | 45 |
玻璃纤维 | 25 |
相容剂 | 8 |
抗氧剂 | 0.7 |
PTFE | 10 |
塑化剂 | 1.2 |
硅烷偶联剂 | 0.2 |
PBT数均分子量为40000,PPO数均分子量为40000,相容剂为PPO-g-MAH,塑化剂为DOP,硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷,抗氧剂为季戊四醇酯类(抗氧剂1010)和亚磷酸酯类(抗氧剂168)组成的混合物(重量比1:1),塑化剂与硅烷偶联剂的重量比为6:1,PTFE分子量为200000,粒径为20μm。
上述PBT组合物的制备工艺如下:
(1)将PBT、PPO、抗氧剂依次加入预混锅,高速搅拌混合;将相容剂、硅烷偶联剂、塑化剂加入预混锅,高速搅拌混合;
(2)将步骤(1)预混好的原料从两个预混锅分别下料,加入到双螺杆挤出机中,玻璃纤维在挤出机第五段,通过侧喂料机加入所述双螺杆挤出机,熔融挤出造粒,工艺参数如下:一区温度为200℃,二区温度:240℃,三区温度为250℃,四区温度:250℃,五区温度为250℃,六区温度:230℃,第七区温度:230℃,模头温度:240℃,主螺杆转速为:400r/min。
对比例6
本对比例一种PBT/PPO组合物,由以下重量份的原料制备而成:
PBT数均分子量为40000,PPO数均分子量为40000,相容剂为PPO-g-MAH,塑化剂为DOP,硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷,抗氧剂为季戊四醇酯类(抗氧剂1010)和亚磷酸酯类(抗氧剂168)组成的混合物(重量比1:1),塑化剂与硅烷偶联剂的重量比为2:1。
上述低介电高韧性增强PBT/PPO组合物的制备工艺如下:
(1)将PBT、PPO、抗氧剂依次加入预混锅,高速搅拌混合;将相容剂、硅烷偶联剂、塑化剂加入预混锅,高速搅拌混合;
(2)将步骤(1)预混好的原料从两个预混锅分别下料,加入到双螺杆挤出机中,玻璃纤维在挤出机第五段,通过侧喂料机加入所述双螺杆挤出机,熔融挤出造粒,工艺参数如下:一区温度为200℃,二区温度:240℃,三区温度为250℃,四区温度:250℃,五区温度为250℃,六区温度:230℃,第七区温度:230℃,模头温度:240℃,主螺杆转速为:400r/min。
以下为对比例与实施例一览表:
表1对比例与实施例原料组成重量份一览表
性能测试:
上述实施例1-5及对比例1-6制备的样料经相同的干燥、注塑工艺按ASTM测试标准制备出力学性能测试样条,然后经相同的湿度,温度,时间调节各案例,测得的物性测试数据如表2。
将上述对比例与实施例所制试样进行以下性能测试:
介电性能:按IEC 243标准测试,样板尺寸为60mm*60mm*1.5mm;
拉伸性能:按ASTM D638标准测试,拉伸速率50mm/min;
弯曲性能:按ASTM D790标准测试,拉伸速率2mm/min;
冲击性能:按ASTM D256标准测试,样条厚度为3.2mm。
表2实施例1-5及对比例1-6的性能
从表1中实施例1到实施例3可以看出,随着PBT和PPO分子量、玻纤、相容剂量的增加,PBT/PPO组合物的强度提高,缺口冲击强度提高,且介电性能优异,实施例2的性能最优。
从实施例1到实施例3,硅烷偶联剂分别采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷,γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷,γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷;塑化剂分别采用DINP、DOP、DBP;相容剂分别采用PE-g-MAH、PPO-g-MAH、PP-g-MAH。从性能来看,使用γ-氨丙基三乙氧基硅烷作为硅烷偶联剂,DOP作为塑化剂,PPO-g-MAH作为相容剂时PBT/PPO组合物的综合性能最优。
从表1中实施例1到实施例3可以看出,随着塑化剂与硅烷偶联剂的重量比提高,PBT和PPO的塑化效果逐渐显现,对组合物的力学性能、介电性能都有显著提高,实施例2的性能最优。
实施例4和实施例2对比,随着PPO量降低,玻纤量增加,塑化剂与硅烷偶联剂的重量比增大,缺口冲击强度降低,介电常数提高,介电损耗增大。
实施例5和实施例2比较,随着PPO量继续降低,玻纤量继续增加,塑化剂与硅烷偶联剂的重量比继续增大,PBT的缺口敏感体现越来越明显,缺口冲击继续降低。
对比例1与实施例2相比,没有PPO的加入,在介电性能,缺口冲击强度上,PBT的缺陷凸显。对比例2与实施例2相比,在没有加入塑化剂的情况下,PBT、PPO塑化效果不好,尽管有相容剂的作用,但依然相容效果不好,PPO低介电的特点在组合物中难以体现。对比例3与实施例2相比,在没有加入硅烷偶联剂的情况下,树脂与玻纤的两相表面相容不足,树脂对玻纤的浸润不足,强度较低,介电性能也明显下降。对比例4与实施例2相比,塑化剂与硅烷偶联剂的重量比小于1:1,为1:2,对比例4的介电性能明显变差,冲击性能较差。对比例5与实施例2相比,塑化剂与硅烷偶联剂的重量比大于5:1,为6:1,对比例5的介电性能明显变差。综合实施例2与对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、对比例5、对比例6相比,未加入PPO或单一采用硅烷偶联剂或塑化剂或者硅烷偶联剂与塑化剂的比例不在1:1~5:1的范围内或者不加入PTFE,均不足以达到组合物低介电的要求。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种低介电高韧性增强PBT/PPO组合物,其特征在于,包括以下重量份的原料:
所述塑化剂与硅烷偶联剂的重量比为1:1~5:1。
2.根据权利要求1所述的低介电高韧性增强PBT/PPO组合物,其特征在于,包括以下重量份的原料:
所述塑化剂与硅烷偶联剂的重量比为2:1~4:1。
3.根据权利要求1所述的低介电高韧性增强PBT/PPO组合物,其特征在于,所述PBT的数均分子量为30000~50000,PPO的数均分子量为30000~50000。
4.根据权利要求1所述的低介电高韧性增强PBT/PPO组合物,其特征在于,所述相容剂为PE-g-MAH、PPO-g-MAH、PP-g-GMA中的一种或两种以上;
所述PE-g-MAH的制备方法包括如下步骤:将PE、MAH按照重量比例(95.5~98.5):(1.5~4.5)在低速搅拌机中按照100r/min~300r/min混合;加入双螺杆机器中,制备工艺温度:第一区180℃~200℃,第二区190℃~210℃,第三区190℃~210℃,第四区190℃~210℃,第五区190℃~210℃,第六区190℃~210℃,第七区190℃~210℃,第八区190℃~210℃,主螺杆转速为150r/min~200r/min;经挤出,冷却,切粒而成,接枝率为0.5~1.0;
所述PPO-g-MAH的制备方法包括如下步骤:将PPO、MAH按照重量比例(95.5~98.5):(1.5~4.5)在低速搅拌机中按照100r/min~300r/min混合;加入双螺杆机器中,制备工艺温度:第一区180℃~200℃,第二区250℃~280℃,第三区260℃~280℃,第四区260℃~280℃,第五区260℃~280℃,第六区260℃~280℃,第七区260℃~280℃,第八区260℃~280℃,主螺杆转速为150r/min~200r/min;经挤出,冷却,切粒而成,接枝率为0.5~1.0;
所述PP-g-MAH的制备方法包括如下步骤:将PP、MAH按照重量比例(95.5~98.5):(1.5~4.5)在低速搅拌机中按照100r/min~300r/min混合;加入双螺杆机器中,制备工艺温度:第一区180℃~200℃,第二区190℃~210℃,第三区190℃~210℃,第四区190℃~210℃,第五区190℃~210℃,第六区190℃~210℃,第七区190℃~210℃,第八区190℃~210℃,主螺杆转速为150r/min~200r/min;经挤出,冷却,切粒而成,接枝率为0.5~1.0。
5.根据权利要求1所述的低介电高韧性增强PBT/PPO组合物,其特征在于,所述聚四氟乙烯分子量为150000~350000,粒径20~35μm。
6.根据权利要求1所述的低介电高韧性增强PBT/PPO组合物,其特征在于,所述塑化剂为邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或两种以上。
7.根据权利要求1所述的低介电高韧性增强PBT/PPO组合物,其特征在于,所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上。
8.根据权利要求1-6任一项所述的低介电高韧性增强PBT/PPO组合物,其特征在于,所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两种以上;及/或,所述玻璃纤维为短切玻璃纤维,直径为10~15μm,长度4~5mm。
9.权利要求1-8任一项所述的低介电高韧性增强PBT/PPO组合物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将所述PBT、PPO、抗氧剂依次加入预混锅,搅拌混合;
(2)将所述相容剂、聚四氟乙烯、硅烷偶联剂、塑化剂加入预混锅,搅拌混合,以对所述聚四氟乙烯进行预处理;
(3)将步骤(1)和步骤(2)预混好的原料从两个预混锅分别下料,加入到双螺杆挤出机中,所述玻璃纤维通过所述双螺杆挤出机第五段的侧喂喂料机加入所述双螺杆挤出机,熔融挤出造粒。
10.根据权利要求9所述一种低介电高韧性增强PBT/PPO组合物的制备方法,其特征在于,所述双螺杆挤出机的熔融挤出工艺如下:一区温度为180~230℃,二区温度:230~260℃,三区温度为240~270℃,四区温度:240~270℃,五区温度为240~270℃,六区温度:220~240℃,第七区温度:220~240℃,模头温度:230~250℃,主螺杆转速为:300~500r/min。
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