一种高介电常数低介电损耗的PPO复合材料及其制备方法与流程

一种高介电常数低介电损耗的ppo复合材料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种高介电常数低介电损耗的ppo复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.随着5g技术的不断发展和基础设施建设的大力推进，5g基站配套材料的需求也将在近几年迎来爆发式增长，从而为上游高分子改性材料带来巨大的发展机会。
3.移相器是基站天线的一个核心组件，其性能的优劣直接影响天线整体性能。移相器通过移动介质板改变信号在媒介中的传输速度，从而实现传输相位的改变，因此，移相器中的介质板通常需要很好的尺寸稳定性、各种可调的介电常数和极低的介电损耗。移相器介质板的材料根据所需的移相量大小的选取，一般来说，所需的移相量越大，材料的介电常数需要越高。
4.聚苯醚树脂具有优良的机械强度、耐应力松弛、抗蠕变性、耐热性、耐水性、阻燃性，且具有尺寸稳定性好、电性能优异的优点，同时，其介电损耗在工程塑料中是最小的品种之一，且几乎不受温度、湿度的影响，因此，可用于低、中、高频电场领域，在5g基站移相器具有重要应用。
5.移相器可以改变力和能量的传递、光和声的传递，还可以决定波动能量的传递方向和速度。但聚苯醚树脂的介电常数较低，约为2.5，通常需要添加不同的填料改性以增加材料的介电常数，使其满足5g基站移相器较大移相量的使用要求，但在增加材料介电常数的同时，材料的介电损耗也会相应增加。因此，为了满足5g基站移相器大的移相量，并且尽可能的降低能量损耗，一种高介电常数低介电损耗的5g移相器材料目前仍是通讯领域急需开发的产品之一。


技术实现要素：

6.针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种高介电常数低介电损耗的ppo复合材料及其制备方法，使用本发明的原料配比及制备方法制备的ppo复合材料，在1ghz的频率下具有较高的介电常数与较低的介电损耗，同时材料具有良好的物理性能与成型加工性。
7.本发明的技术方案如下：
8.一种高介电常数低介电损耗的ppo复合材料，由以下重量份数的原料组成：
9.聚苯醚树脂20-50份、聚苯乙烯树脂5-20份、介电填充剂30-60份、介电助剂2-10份、增韧剂5-10份、加工助剂1-1.5份。
10.优选的，所述聚苯醚树脂(ppo)的特性粘度为0.35
±
0.02dl/g(25℃)，选用此粘度的聚苯醚树脂可保证此复合材料最佳的成型加工性与良好的使用性能。
11.优选的，所述聚苯乙烯树脂(ps树脂)为高流动性聚苯乙烯，其熔融指数为4.5g/10min，试验温度为200℃，标称负荷为5kg。添加高流动的聚苯乙烯树脂能够提高ppo复合材料的加工性能。
12.优选的，所述的介电填充剂为晶红石型的tio2，粒径是0.4μm，表面经过有机硅处理。
13.优选的，所述介电助剂是由catio3、ptfe按照质量比例为2-5:5-10的混合物组成，二者复配的配比对材料的介电性能有着密切的影响。
14.catio3本身有较低的介电损耗，并且catio3可使钛离子晶格产生畸变，钛离子移动困难，不能产生自发极化，从而降低介电填充剂的介电损耗；ptfe本身介电损耗与介电常数较低，并且其独特的多孔结构可以使损耗和失真降至最低并使信号以近光速的速度进行传输,是一种良好的改善介电性能的材料。
15.优选的，所述cati o3和ptfe按质量比为1:2的比例混合。
16.优选的，所述增韧剂为增韧剂sebs，该增韧剂sebs是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物，可保证材料具有较高的冲击性能。
17.优选的，所述加工助剂为硅酮粉与聚乙烯蜡按质量比例为3:2混合而成的混合物，通过内外润滑的双效作用，可保证复合材料的生产与注塑加工性能。
18.上述高介电常数低介电损耗的ppo复合材料的制备方法，其包括如下步骤：
19.(1)原料预先处理：将介电填充剂放入干燥箱进行烘干处理，工艺条件为：温度120℃，时间2-4小时；将烘干的介电填充剂与介电助剂称量好后一起置于温度为120℃，搅拌速度为350r/mi n的高速搅拌机中搅拌处理1mi n后备用；
20.(2)按权利要求1所述的重量份称取各原料；
21.(3)将称重后的介电填充剂和介电助剂混合，得到混合物a，备用；
22.(4)将ppo与ps树脂、增韧剂、加工助剂与混合物a重量的1/2混合，得到混合物b；然后将剩余的混合物a从侧喂料下料系统中加入到挤出机中，260-300℃熔融挤出造粒，制得ppo复合材料。
23.优选的，进料口180-200℃，一区240-260℃，二区260-280℃，三区260-280℃，四区270-290℃，五区260-290℃，六区260-290℃，七区260-290℃，八区260-290℃，九区260-290℃，机头280-300℃。
24.相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
25.1、本发明通过优选特定粘度的ppo树脂，添加有机硅处理过的晶红石型的t io2进行填充改性，同时辅以有效的介电助剂和加工助剂，在确保ppo复合材料良好加工性能的同时，既有效地提升了复合材料的介电常数又保证了材料较低的介电损耗。
26.2、本发明所采用的介电填充剂及介电助剂种类，及各组分间的特定配比以确保最终产品在1g频率下具有可调可控的高介电常数以及低于0.001的介电损耗，具有独特的创造性。
27.3、本发明提供的复合材料具有较高的强度、高耐热性以及优秀的成型加工性，可广泛用于生产5g移相器等通信元器件。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅
是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
29.实施例
30.按照以下配方组成，制备复合材料，配方表见表1：
31.表1组成配方(重量份)
32.原料名称实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1对比例2对比例3对比例4ppo(份)4037363637364036ps(份)86556585介电填充剂4045485045504555介电助剂24680026增韧剂55675756加工助剂11111111
33.其中，聚苯醚树脂的特性粘度为0.35
±
0.02dl/g(25℃)，选用此粘度的聚苯醚树脂可保证此复合材料最佳的成型加工性与良好的使用性能；
34.聚苯乙烯树脂为高流动性聚苯乙烯，其熔融指数为4.5g/10min，试验温度为200℃，标称负荷为5kg，添加高流动的聚苯乙烯树脂能够提高ppo复合材料的加工性能；
35.介电填充剂为晶红石型的tio2，粒径是0.4μm，表面经过有机硅处理；
36.介电助剂是由catio3和ptfe按质量比为1:2的比例混合而成；
37.增韧剂sebs是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物，可保证材料具有较高的冲击性能；
38.加工助剂为硅酮粉与聚乙烯蜡按质量比例为3:2混合而成的混合物，通过内外润滑的双效作用，可保证复合材料的生产与注塑加工性能。
39.上述聚苯硫醚树脂基高频低损耗复合材料的制备方法，包括如下步骤：
40.(1)原料预先处理：将介电填充剂放入干燥箱进行烘干处理，工艺条件为：温度120℃，时间3小时；将烘干的介电填充剂与介电助剂称量好后一起置于温度为120℃，搅拌速度为350r/min的高速搅拌机中搅拌处理1min后备用；
41.(2)按权利要求1所述的重量份称取各原料；
42.(3)将称重后的介电填充剂和介电助剂混合，得到混合物a，备用；
43.(4)将ppo与ps树脂、增韧剂、加工助剂、混合物a重量的1/2加入到高速搅拌机中混合，搅拌机的转速为450r/min，混合时间为1～2min，得到混合物b；然后将剩余的混合物a从侧喂料下料系统中加入到挤出机中，260-300℃熔融挤出造粒，制得ppo复合材料；
44.其中，挤出机采用九段式双螺杆挤出机，双螺杆挤出机各加温区温度设定分别为：
45.挤出机的进料口180-200℃，一区240-260℃，二区260-280℃，三区260-280℃，四区270-290℃，五区260-290℃，六区260-290℃，七区260-290℃，八区260-290℃，九区260-290℃，机头280-300℃。
46.将上述产品在干燥箱中于100℃烘干4小时，用塑料注射成型机注塑成iso标准样条与2.0mm厚度的标准板，注塑温度为285-310℃；将注塑好的样条在室内23℃下放置24小时后测试性能。
47.产品性能测试方法如下：
48.拉伸强度测试：按iso 527标准进行。
49.弯曲强度测试：按iso 178标准进行。
50.缺口冲击强度测试：按iso 179标准进行。
51.介电性能测试：按gb/t 5594.4-2015标准进行。
52.对实施例1～4与对比例1～4的介电ppo复合材料测试结果如表2所示。
53.表2性能测试结果
[0054][0055]
5g基站移相器材料主要在1ghz频率环境下使用，所以发明的介电测试条件设置为1ghz。
[0056]
结合表1和表2，可以看出：对比例3与实施例1相比，对比例4与实施例3相比，介电填充剂用量增加能够明显提升ppo复合材料的介电常数与介电损耗，并降低物性。对比例1与实施例2相比，对比例2与实施例4相比，少量使用介电助剂能够明显降低ppo复合材料的介电损耗，并对力学性能与介电常数影响不大。
[0057]
本发明制备一种高介电常数低介电损耗的ppo复合材料具有优异的机械性能，并且在1ghz高频下具有可调的高介电常数与介电损耗《0.001的特性，且易于工业化生产，可满足用于生产5g移相器等通信元器件领域。
[0058]
尽管通过参考优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。