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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料,特别是涉及一种低介电常数聚丙烯增强材料及其制备方法。
技术介绍
1、在高速、高频传输技术中,使用低介电常数的材料,可提高智能终端的信号传输速度、降低信号延迟,减少信号损失。随着5g时代到来,毫米波频段高、信号穿透力差、衰减大,使得5g通信对于低介电常数材料更加依赖。
2、聚丙烯(pp)是一种常见的半结晶性通用塑料,由于其相对密度小、综合性能优异、可塑性高等优点,被广泛应用于汽车、家电、电子通信等领域。但纯的聚丙烯因其刚性与韧性平衡性差、制件收缩率大等缺陷限制了其应用,需要对聚丙烯进行改性,在保证聚丙烯刚性与韧性同时来调整介电常数和介电损耗。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点,本专利技术的目的在于提供一种低介电常数聚丙烯增强材料及其制备方法,用于解决现有技术中在改性聚丙烯时会破坏其力学性能的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的,本专利技术提供以下技术方案:
3、本专利技术的第一方面,提供一种低介电常数聚丙烯增强材料,包括以下重量份的组分:聚丙烯60~70份、玻璃纤维20~30份、玻璃微珠1~10份、抗氧助剂0.1~2份和润滑剂0.1~3份。
4、进一步的,所述玻璃纤维为直径为10~13μm的无碱玻璃纤维,其介电常数≦4.8。
5、更进一步的,所述玻璃纤维的表面经硅烷偶联剂改性处理。使用硅烷偶联剂对玻璃纤维进行表面改性后,能够使玻璃纤维的表面由亲水性变为亲油性,增强了聚丙烯基体与填料间
6、所述玻璃微珠为中空玻璃微珠,由于玻璃微珠与基体的表面性质存在差异,因而玻璃微珠在基体中极易发生团聚。同时,由于玻璃微珠的空心结构,其与基体介电常数的不匹配会使得复合材料中电场分布不均匀,容易出现电场局部集中现象。为了解决玻璃微珠的分散性、相容性差及与基体介电常数不匹配的问题,本专利技术对玻璃微珠的表面进行改性,在玻璃微珠的表面形成壳层,从而形成核-壳结构。
7、进一步的,所述玻璃微珠为聚烯丙基磺酸钠接枝改性空心玻璃微珠。
8、具体的,所述聚烯丙基磺酸钠接枝改性空心玻璃微珠的制备方法包括以下步骤:
9、c、通过硅烷偶联剂对空心玻璃微珠改性使其表面接上氨基基团;
10、d、在改性后的空心玻璃微珠的表面接枝聚烯丙基磺酸钠,得到聚烯丙基磺酸钠接枝改性空心玻璃微珠。
11、在步骤a中,将空心玻璃微珠和硅烷偶联剂超声分散在乙醇水溶液中,在75~85℃反应2~3h,然后冷却、过滤、洗涤、烘干,得到改性空心玻璃微珠。
12、在步骤b中,在惰性气体的保护下,将改性空心玻璃微珠超声分散在聚烯丙基磺酸钠水溶液中,60~80℃反应2~4h,然后冷却、过滤、洗涤、烘干,得到聚烯丙基磺酸钠接枝改性空心玻璃微珠。
13、一方面,本专利技术在空心玻璃微珠的表面接枝氨基基团和聚烯丙基磺酸钠,可以改变空心玻璃微珠的表面性质,降低表面能,改善微珠聚集的情况;另一方面,本专利技术通过在微珠表面引入大量的官能团,与基体形成作用力,提高微珠与基体之间的相容性。同时,聚烯丙基磺酸钠形成的壳层的介电常数在微珠与基体之间,使得壳层可以作为过渡层来降低介电常数不匹配的程度,使电场均匀分布。
14、更进一步的,所述玻璃微珠的粒径在40~60μm之间;所述玻璃微珠的密度为0.20~0.30g/cc,优选为0.25g/cc。
15、进一步的,所述抗氧助剂为双亚磷酸酯类抗氧剂和磷酸盐类抗氧剂的复配包。双亚磷酸酯类抗氧剂具有抗氧化效能高的优点,但是易水解;磷酸盐的引入可以使导致聚丙烯催化降解的杂质失活,综合双亚磷酸酯易水解的缺陷,但是磷酸盐对材料力学性能具有负面影响。因此,本专利技术控制两者之间的比例,使各组分协同作用,高效稳定地发挥抗氧性能,且减小对材料整体的负面影响。本专利技术使用复配的抗氧助剂包,比单一组分有更好的热稳定性,在经过150℃1000h热老化试验后,有更高的力学性能保持率。
16、优选的,所述双亚磷酸酯类抗氧剂和磷酸盐类抗氧剂的质量比为(2~4):1;更为优选为3:1。
17、进一步的,所述润滑剂包括硅类润滑剂、酰胺类润滑剂、蜡类润滑剂中的至少一种。
18、本专利技术的第二方面,提供上述低介电常数聚丙烯增强材料的制备方法,包括如下步骤:
19、s1、按配方将聚丙烯、抗氧助剂和润滑剂加入混合机中,混合均匀,得到预混料;
20、s2、将一部分的预混料加至双螺杆挤出机的主喂料,将配方量的玻璃纤维通过侧喂加入,经挤出造粒得,得到玻纤增强复合材料;
21、s3、将剩余的预混料加至双螺杆挤出机的主喂料,将配方量的玻璃微珠通过侧喂加入,经挤出造粒得,得到玻璃微珠填充复合材料;
22、s4、将步骤s2得到的玻纤增强复合材料和步骤s3得到的玻璃微珠填充复合材料混合均匀,得到低介电常数聚丙烯增强材料。
23、本专利技术通过先分别将玻璃纤维和玻璃微珠与预混料挤出,再将玻纤增强复合材料与玻璃微珠填充复合材料这两种材料混合的方式,可以减少玻纤与玻璃微珠一起加入时,玻纤对玻璃微珠的破坏,更好地保持中空玻璃微珠的完整性,从而得到更低的介电常数。
24、进一步的,在步骤s1中,混合时间为3~5min。
25、进一步的,在步骤s2中,加入的预混料为总量的30%~70%,优选为50%。
26、在步骤s3中对玻璃微珠的挤出温度和螺杆转速均要低于在步骤s2中对玻纤的挤出温度和螺杆转速,以避免玻璃微珠的破损。
27、进一步的,在步骤s2中,挤出机的挤出温度为220℃~250℃,螺杆转速300~500rpm。
28、进一步的,在步骤s3中,挤出机的挤出温度为210℃~240℃,螺杆转速200~400rpm。
29、如上所述,本专利技术的一种低介电常数聚丙烯增强材料及其制备方法,具有以下有益效果:
30、1、本专利技术在改性玻纤增强聚丙烯的基础上,加入聚烯丙基磺酸钠接枝改性空心玻璃微珠,一方面,在空心玻璃微珠的表面接枝氨基基团和聚烯丙基磺酸钠,可以改变空心玻璃微珠的表面性质,降低表面能,改善微珠聚集的情况;另一方面,通过在微珠表面引入官能团,与基体形成作用力,提高微珠与聚丙烯之间的相容性;同时,聚烯丙基磺酸钠形成的壳层的介电常数在微珠与基体之间,使得壳层可以作为过渡层来降低介电常数不匹配的程度,使电场均匀分布,在不显著降低材料力学性能的基础上,降低材料的介电常数和介电损耗。
31、2、本专利技术通过先分别将玻璃纤维和玻璃微珠与预混料挤出,再将玻纤增强复合材料与玻璃微珠填充复合材料这两种材料混合的方式,可以减少玻纤与玻璃微珠本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低介电常数聚丙烯增强材料,其特征在于,包括以下重量份的组分:聚丙烯60~70份、玻璃纤维20~30份、玻璃微珠1~10份、抗氧助剂0.1~2份和润滑剂0.1~3份。
2.根据权利要求1所述的一种低介电常数聚丙烯增强材料,其特征在于:所述玻璃纤维为直径为10~13μm的无碱玻璃纤维,其介电常数≦4.8。
3.根据权利要求2所述的一种低介电常数聚丙烯增强材料,其特征在于:所述玻璃纤维的表面经硅烷偶联剂改性处理,所述硅烷偶联剂选用0.5%KH550+4.5%KH590。
4.根据权利要求1所述的一种低介电常数聚丙烯增强材料,其特征在于:所述玻璃微珠为聚烯丙基磺酸钠接枝改性空心玻璃微珠。
5.根据权利要求4所述的一种低介电常数聚丙烯增强材料,其特征在于:所述聚烯丙基磺酸钠接枝改性空心玻璃微珠的制备方法包括以下步骤:
6.根据权利要求4所述的一种低介电常数聚丙烯增强材料,其特征在于:所述玻璃微珠的粒径在40~60μm之间;所述玻璃微珠的密度为0.20~0.30g/cc。
7.根据权利要求1所述的一种低介电常数聚
8.根据权利要求1所述的一种低介电常数聚丙烯增强材料,其特征在于:所述双亚磷酸酯类抗氧剂和磷酸盐类抗氧剂的质量比为(2~4):1。
9.一种如权利要求1~8任一所述的低介电常数聚丙烯增强材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
10.根据权利要求9所述的一种低介电常数聚丙烯增强材料的制备方法,其特征在于:在步骤S2中,挤出机的挤出温度为220℃~250℃,螺杆转速300~500rpm;在步骤S3中,挤出机的挤出温度为210℃~240℃,螺杆转速200~400rpm。
...【技术特征摘要】
1.一种低介电常数聚丙烯增强材料,其特征在于,包括以下重量份的组分:聚丙烯60~70份、玻璃纤维20~30份、玻璃微珠1~10份、抗氧助剂0.1~2份和润滑剂0.1~3份。
2.根据权利要求1所述的一种低介电常数聚丙烯增强材料,其特征在于:所述玻璃纤维为直径为10~13μm的无碱玻璃纤维,其介电常数≦4.8。
3.根据权利要求2所述的一种低介电常数聚丙烯增强材料,其特征在于:所述玻璃纤维的表面经硅烷偶联剂改性处理,所述硅烷偶联剂选用0.5%kh550+4.5%kh590。
4.根据权利要求1所述的一种低介电常数聚丙烯增强材料,其特征在于:所述玻璃微珠为聚烯丙基磺酸钠接枝改性空心玻璃微珠。
5.根据权利要求4所述的一种低介电常数聚丙烯增强材料,其特征在于:所述聚烯丙基磺酸钠接枝改性空心玻璃微珠的制备方法包括以下步骤:
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员:余林华,王海利,田明亮,莫磊,
申请(专利权)人:苏州旭光聚合物有限公司,
类型:发明
国别省市:
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