一种高导电聚苯硫醚复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高导电聚苯硫醚复合材料的制备方法，属于高分子材料技术领域。
【背景技术】
[0002]聚苯硫醚(PPS)是一种综合性能优异的热塑性特种工程塑料，熔点286°C左右，玻璃化转变温度为110°C，结晶度55?65%，空气中热分解起始温度高达450°C，具有优异的性能。PPS树脂改性后短期热变形温度高达260°C，长期连续使用温度为200?240°C，是热塑性塑料中热稳定程度最高的树脂之一;PPS在200°C以下不溶于任何已知的溶剂，被认为是一种仅次于聚四氟乙烯的良好的耐化学腐蚀材料;PPS树脂具有高强度、高刚性，并且在高温条件下刚性降低很小，具有出色的耐疲劳性能和抗蠕变性能；能与许多金属和非金属材料很好地粘结，还能与许多高分子材料共混;可用一般热塑性塑料加工方法加工，如注射、挤出和压制等方法成型加工。目前，它是耐高温塑料中价格最低，综合性能优异的热塑性材料，是具有良好发展潜力与竞争能力的新品种。但是PPS和其他塑料一样，与金属的主要区别在于它的绝缘性及节电性能，这限制了它不能在某些领域代替金属。随着工业生产和科学技术的发展，一些对材料导电性能要求较高的领域如电器工程、电磁屏蔽、电子信息等领域，对导电材料提出了更高大的要求，希望材料具有优良的综合性能。
[0003]目前利用长碳复合增强聚苯硫醚复合材料的导电率，其体积电阻率一般在1015?1016Ω.cm的范围(温度23°C，相对湿度50%)，而在较高温度和潮湿的环境下(温度38°C以上，相对湿度85%以上)，其体积电阻率下降到107?109 Ω.cm，使得其使用领域受到了限制。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题:针对目前利用长碳复合可以增强聚苯硫醚的导电性能，但是在较高温度或潮湿的环境中，其体积电阻率骤降，使得其使用领域受到限制，本发明通过石墨和碳酸钙混合碾磨，超声振荡改性与聚苯硫醚共混，随后挤出造粒，再在双氧水中浸泡处理，通过氧化作用，使分子链间的离子键降低了链的活性，随后通过氧化还原反应，产生了硫阳离子自由基，最后形成了电荷转移络合物，侧基的引入阻碍了分子链的内旋转，从而降低电阻率，本发明制备的聚苯硫醚复合材料具有较高的导电性能，尤其是在较高温度和潮湿的环境中保持其体积电阻率不变，扩大了其使用领域。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)选取石墨和碳酸钙，分别对其碾磨并过筛，制备得40?50目颗粒，随后按石墨和碳酸钙质量比3:1，将其搅拌混合并再次碾磨过筛，制备得110?120目的混合粉末，收集混合粉末并置于不锈钢模具中，在20?30MPa下冷压10?15h成型，制备得石墨碳酸钙混合材料；
(2)将上述制备的石墨碳酸钙混合材料置于碾磨装置中，挤压碾磨10?15min并对其过筛，制备得130?140目的混合粉料，随后按固液质量比1:10，将混合粉料和3-氨丙基三乙氧基硅烷搅拌混合，在200?300W超声振荡下处理2?3h，随后用去离子水冲洗3?5次，再将其置于60?80°C下烘干3?5h，制备得改性混合粉末；
(3)按固液质量比1:5，将上述制备的改性混合粉末与二氧化硅液体搅拌混合，制备得改性混合液，随后按固液质量比1:15，将改性混合液与聚苯硫醚母料置于高速搅拌装置中搅拌混合后，并将其置于双螺杆挤出机中挤压造粒，制备得聚苯硫醚改性母料，设置螺杆转速为220r/min，机头温度为285?290°C;
(4)待挤出造粒完成后，将上述制备的聚苯硫醚改性母料置于0.85mol/L的盐酸溶液中，对其超声振荡处理至无气泡产生后，过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤至PH为7.0后，在将其置于质量浓度为20%的双氧水中，在20?30°C下浸泡3?4天；
(5)待浸泡完成后，对其抽滤并收集滤饼，将其置于超声装置中，用去离子水洗涤3?5次，每次10?15min，待洗涤完成后，过滤，并将滤饼置于65?70°C下干燥6?8h，即可制备得一种高导电聚苯硫醚复合材料。
[0006]本发明制备的高导电聚苯硫醚复合材料其体积电阻率高达1035Ω.cm以上，拉伸强度为140?150MPa，弯曲强度达到200?250MPa，导热系数为4.0?6.0W/(m.k)
本发明与其他方法相比，有益技术效果是:
(1)本发明制备的高导电聚苯硫醚复合材料其在温度高于38°C，相对湿度高于85%时，其体积电阻率保持不变，可达1035 Ω.cm以上；
(2)本发明制备的高导电聚苯硫醚复合材料不仅具有优越的导热性能，而且还具有良好的力学性能；
(3)本发明制备步骤简单，所需成本低，适于工业化生产。
【具体实施方式】
[0007]首先选取石墨和碳酸钙，分别对其碾磨并过筛，制备得40?50目颗粒，随后按石墨和碳酸钙质量比3:1，将其搅拌混合并再次碾磨过筛，制备得110?120目的混合粉末，收集混合粉末并置于不锈钢模具中，在20?30MPa下冷压10?15h成型，制备得石墨碳酸钙混合材料;再将上述制备的石墨碳酸钙混合材料置于碾磨装置中，挤压碾磨10?15min并对其过筛，制备得130?140目的混合粉料，随后按固液质量比1:10，将混合粉料和3-氨丙基三乙氧基硅烷搅拌混合，在200?300W超声振荡下处理2?3h，随后用去离子水冲洗3?5次，再将其置于60?80°C下烘干3?5h，制备得改性混合粉末;接着按固液质量比1:5，将上述制备的改性混合粉末与二氧化硅液体搅拌混合，制备得改性混合液，随后按固液质量比1:15，将改性混合液与聚苯硫醚母料置于高速搅拌装置中搅拌混合后，并将其置于双螺杆挤出机中挤压造粒，制备得聚苯硫醚改性母料，设置螺杆转速为220r/min，机头温度为285?290°C ；待挤出造粒完成后，将上述制备的聚苯硫醚改性母料置于0.85mol/L的盐酸溶液中，对其超声振荡处理至无气泡产生后，过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤至PH为7.0后，在将其置于质量浓度为20%的双氧水中，在20?30°C下浸泡3?4天;待浸泡完成后，对其抽滤并收集滤饼，将其置于超声装置中，用去离子水洗涤3?5次，每次10?15min，待洗涤完成后，过滤，并将滤饼置于65?70°C下干燥6?8h，即可制备得一种高导电聚苯硫醚复合材料。
[0008]实例I
首先选取石墨和碳酸钙，分别对其碾磨并过筛，制备得50目颗粒，随后按石墨和碳酸钙质量比3:1，将其搅拌混合并再次碾磨过筛，制备得120目的混合粉末，收集混合粉末并置于不锈钢模具中，在30MPa下冷压15h成型，制备得石墨碳酸钙混合材料;再将上述制备的石墨碳酸钙混合材料置于碾磨装置中，挤压碾磨15min并对其过筛，制备得140目的混合粉料，随后按固液质量比1:10，将混合粉料和3-氨丙基三乙氧基硅烷搅拌混合，在300W超声振荡下处理3h，随后用去离子水冲洗5次，再将其置于80°C下烘干5h，制备得改性混合粉末;接着按固液质量比1:5，将上述制