聚苯硫醚 作为应用范围最广、用量最大的特种工程塑料之一,世界消费量以年均 15 %~20 %的速度递增。随着国内聚苯硫醚生产装置不断建成投产,消费市场开发工作也将随之逐渐完善,我国聚苯硫醚市场需求量,在考虑军工等特殊用途方面的需求突增因素在内,年均增长率将在 25 %左右,超过世界需求平均增长率。持续快速的市场需求预示着 聚苯硫醚 将有广阔的市场前景,而高性能、功能化的 聚苯硫醚 改性产品更是会由于其竞争力强和高附加值给企业带来显著的效益。
本论文针对电子电气小型化、轻量化和功能化对 聚苯硫醚 复合材料提出高散热要求,进行高性能导热 聚苯硫醚 复合材料的开发。研究了氧化镁单独使用、复配使用、PA66 树脂和母粒法等对 聚苯硫醚复合材料导热性能的影响,并采用玻纤和碳纤对导热 聚苯硫醚 复合材料进行增强改性。
将 聚苯硫醚 放入 150℃的鼓风干燥箱中干燥 4 h,然后将其与氧化镁在高速混合机中混合 3 min 后加入挤出机主喂料口,挤出机温度 280~300 ℃,螺杆转速 400 r/min;挤出料条经水冷、风干、切粒得到氧化镁导热改性 聚苯硫醚 复合材料,然后注塑成标准试样。
复合材料的制备将 聚苯硫醚 放入 150 ℃的鼓风干燥箱中干燥 4 h,然后将其与PA66 和氧化镁在高速混合机中混合 3 min 后加入挤出机主喂料口,挤出机温度 280~300 ℃,螺杆转速 400 r/min;挤出料条经水冷、风干、切粒得到 PA66 改性导热 聚苯硫醚 复合材料,然后注塑成标准试样。
以 PA66 为载体,采用密炼法制备重量份数为 90 %的RF-50-AC 母粒。将 PA66 树脂和 RF-50-AC 加入到加压式翻转密炼机中,控制密炼室温度 200~240 ℃,转子转速 40~100 r/min,密炼时间 5~15 min;待物料成团后,密炼后的料团经输送带送到单螺杆挤出机料斗中,经料斗切刀切成碎块,然后通过挤出和重力作用进入挤出机料筒,通过单螺杆挤出机熔融混炼挤出(转速200~400 r/min,温度 240~270 ℃),经风冷磨面切粒制成 RF-50-AC母粒。
将聚苯硫醚放入150 ℃的鼓风干燥箱中干燥4 h,然后将其与PA66和RF-50-AC母粒在高速混合机中混合3 min后加入挤出机主喂料口,挤出机温度 280~300 ℃,螺杆转速 400 r/min;挤出料条经水冷、风干、切粒得到母粒法改性导热 聚苯硫醚 复合材料,然后注塑成标准试样。
将聚苯硫醚放入150 ℃的鼓风干燥箱中干燥4 h,然后将其与PA66和RF-50-AC母粒在高速混合机中混合3 min后加入挤出机主喂料口,连续玻纤或者碳纤从螺杆第四和第五加热区间的加纤口加入,挤出机温度 280~300 ℃,螺杆转速 400 r/min;挤出料条经水冷、风干、切粒得到玻纤增强或者碳纤增强导热 聚苯硫醚 复合材料,然后注塑成标准试样。
在注塑机上按照 GB/T 1040-2006 标准制备拉伸样条,按照GB/T 1043-2008 标准制备 A 型缺口样条,并按照对应标准进行拉伸强度和 IZOD 缺口冲击强度测试,温度为 23 ℃,相对湿度为50 %。导热系数按照标准 ASTM E1641-2007 进行测试,温度为23 ℃,相对湿度为 50 %。
氧化镁可以有效改善 聚苯硫醚 的导热率,不同粒径氧化镁的复配使用、PA66 树脂、母粒法以及加工工艺的合理使用可以促进导热通道的形成,进一步提高 聚苯硫醚 的导热率。玻纤和碳纤的加入可以显著提高导热 聚苯硫醚 复合材料的拉伸强度和 IZOD 缺口冲击强度,制备高性能导热 聚苯硫醚 复合材料,拓展材料的使用范围。
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