本發(fā)明涉及高分子化合物的組合物，尤其涉及一種聚苯硫醚組合物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、聚苯硫醚(pps)是一種高性能的熱塑性樹脂，因其具有優(yōu)異的耐高溫、耐腐蝕、耐磨、阻燃，同時(shí)具有高剛性、低吸水性，以及優(yōu)異的電性能、尺寸穩(wěn)定性等性能，而常被應(yīng)用于電子電器、汽車、機(jī)械、化工等領(lǐng)域。然而，雖然聚苯硫醚具有優(yōu)良的耐熱和阻燃性能，但由于其相對(duì)漏電起痕指數(shù)(cti)較低，無法滿足諸如太陽能和風(fēng)力發(fā)電等新能源領(lǐng)域、高性能電力轉(zhuǎn)換設(shè)備領(lǐng)域的高漏電應(yīng)用需求。目前，現(xiàn)有技術(shù)(cn103827213a、cn110791095a、cn112795191a等)中主要通過大量添加金屬氧化物或氫氧化物作為碳化抑制劑，以及添加聚酰胺、玻璃纖維等組分來提高聚苯硫醚的cti，但對(duì)cti的改善程度有限且會(huì)導(dǎo)致聚苯硫醚的韌性變差，即難以獲得兼具高cti和良好韌性的聚苯硫醚材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種聚苯硫醚組合物及其制備方法和應(yīng)用。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種聚苯硫醚組合物，按重量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：聚苯硫醚85～95份、增韌劑5～15份、硅烷偶聯(lián)劑0.5～1.5份、硅藻土1～3份；所述聚苯硫醚為分子鏈中含有氧元素的交聯(lián)型聚苯硫醚，所述聚苯硫醚中氧元素的質(zhì)量含量為0.5％～6％。

4、本發(fā)明以特定氧含量的交聯(lián)型聚苯硫醚為基體樹脂，與硅烷偶聯(lián)劑和硅藻土相結(jié)合，并搭配增韌劑形成聚苯硫醚組合物，通過調(diào)控聚苯硫醚中氧元素的含量，促進(jìn)聚苯硫醚在電流或放電作用下，受熱成碳過程中的部分碳與氧形成二氧化碳以減少材料表面碳層的形成，同時(shí)降低所形成碳層的規(guī)整性，從而降低碳層導(dǎo)電通路的電導(dǎo)率；而硅烷偶聯(lián)劑可有效提高增韌劑與聚苯硫醚基體的相容性以增強(qiáng)兩者之間的結(jié)合力，來破壞聚苯硫醚在成碳過程中碳骨架的形成；硅藻土則不僅可以利用其豐富的多孔結(jié)構(gòu)吸附氧氣并在聚苯硫醚成碳過程中與碳反應(yīng)生成二氧化碳來進(jìn)一步減少成碳，還能夠利用其包含的硅、鋁等原元素與聚苯硫醚成碳過程中的碳層雜化形成低導(dǎo)電能力的碳-硅雜化結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)減少碳層形成的同時(shí)并降低其導(dǎo)電性能，進(jìn)而顯著提高聚苯硫醚組合物的cti。交聯(lián)型聚苯硫醚還可增強(qiáng)其與增韌劑分子鏈之間的纏結(jié)作用，來使得聚苯硫醚組合物同時(shí)具備優(yōu)異的力學(xué)性能。

5、此外，上述聚苯硫醚組合物中聚苯硫醚的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)優(yōu)選≥80％；所述聚苯硫醚按照iso?1133:2021標(biāo)準(zhǔn)在316℃、5kg條件下的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為50～2000g/10min。上述聚苯硫醚(分子鏈中含有氧元素的交聯(lián)型聚苯硫醚)是指熱氧交聯(lián)型聚苯硫醚，可通過將線型聚苯硫醚在空氣氛圍中、245～255℃條件下熱處理制得，并通過調(diào)整熱處理的時(shí)間來調(diào)控聚苯硫醚中氧元素的質(zhì)量含量。上述硅藻土的比表面積優(yōu)選為20～600m2/g，聚苯硫醚組合物中硅藻土的質(zhì)量占比過大會(huì)導(dǎo)致其力學(xué)性能較差。

6、可選地，聚苯硫醚中氧元素的質(zhì)量含量具體可以為1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％；聚苯硫醚中氧元素的質(zhì)量含量可以通過采用掃描電子顯微鏡連接能譜(sem-eds)對(duì)材料進(jìn)行能譜分析得到。

7、可選地，上述聚苯硫醚組合物中聚苯硫醚的重量份數(shù)具體可以為86份、88份、90份、92份、94份；增韌劑的重量份數(shù)具體可以為6份、8份、10份、12份、14份；硅烷偶聯(lián)劑的重量份數(shù)具體可以為0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份；硅藻土的重量份數(shù)具體可以為1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.4份、2.6份、2.8份。

8、作為本發(fā)明所述聚苯硫醚組合物的優(yōu)選實(shí)施方式，所述聚苯硫醚中氧元素的質(zhì)量含量為1％～4％。

9、作為本發(fā)明所述聚苯硫醚組合物的優(yōu)選實(shí)施方式，所述硅藻土的平均粒徑為20～200μm；可選地，具體可以為25μm、50μm、75μm、100μm、125μm、150μm、175μm。研究發(fā)現(xiàn)，上述平均粒徑范圍內(nèi)的硅藻土不僅能夠有效提高聚苯硫醚組合物的cti，同時(shí)對(duì)聚苯硫醚組合物的力學(xué)性能也具有明顯的增強(qiáng)作用。上述硅藻土的平均粒徑可以通過顯微鏡測(cè)得。

10、作為本發(fā)明所述聚苯硫醚組合物的優(yōu)選實(shí)施方式，所述硅烷偶聯(lián)劑中至少包括含有環(huán)氧基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑。

11、研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑中的部分或全部為含有環(huán)氧基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑時(shí)，硅烷偶聯(lián)劑中的環(huán)氧基團(tuán)可以與聚苯硫醚的端基(巰基)反應(yīng)而進(jìn)一步破壞聚苯硫醚主鏈碳骨架的規(guī)整性，來更有效地降低聚苯硫醚的成碳能力，進(jìn)而提高聚苯硫醚組合物的cti。

12、作為本發(fā)明所述聚苯硫醚組合物的優(yōu)選實(shí)施方式，所述含有環(huán)氧基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑包覆在硅藻土表面。

13、研究發(fā)現(xiàn)，相較于聚苯硫醚組合物中硅烷偶聯(lián)劑、硅藻土的各自分散，將硅烷偶聯(lián)劑包覆于硅藻土的表面時(shí)，更有利于提升硅藻土在聚苯硫醚組合物中的分散均勻性，進(jìn)而提高聚苯硫醚組合物的cti；尤其是以含有環(huán)氧基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑包覆在硅藻土表面時(shí)，硅藻土表面所包覆的硅氧烷中的大量的環(huán)氧基團(tuán)還能夠與不同聚苯硫醚分子鏈的端基發(fā)生反應(yīng)形成以硅藻土為交聯(lián)中心的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不僅能夠更有效地破壞聚苯硫醚主鏈碳骨架的規(guī)整性以降低聚苯硫醚的成碳能力來提高聚苯硫醚組合物的cti，還可以顯著改善聚苯硫醚組合物的力學(xué)性能。

14、作為本發(fā)明所述聚苯硫醚組合物的優(yōu)選實(shí)施方式，所述聚苯醚組合物的組分中，聚苯硫醚的重量份數(shù)為88～92份、增韌劑的重量份數(shù)為8～12份。

15、作為本發(fā)明所述聚苯硫醚組合物的優(yōu)選實(shí)施方式，所述增韌劑包括聚烯烴彈性體、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物、乙丙橡膠、丁腈橡膠、順丁橡膠、乙烯-醋酸乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物及它們的馬來酸酐接枝物、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝物中的至少一種。

16、作為本發(fā)明所述聚苯硫醚組合物的優(yōu)選實(shí)施方式，所述硅烷偶聯(lián)劑包括γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一種。

17、第二方面，本發(fā)明提供了一種上述聚苯硫醚組合物的制備方法，包括以下步驟：將各組分混合均勻后熔融擠出，即得聚苯硫醚組合物；其中，熔融擠出具體可以采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行，熔融擠出的溫度為260～290℃，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為100～300rpm。

18、第三方面，本發(fā)明提供了上述聚苯硫醚組合物在制備電子電器或電動(dòng)汽車的零部件中的應(yīng)用。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

20、本發(fā)明以特定氧含量的交聯(lián)型聚苯硫醚為基體樹脂，與硅烷偶聯(lián)劑和硅藻土相結(jié)合，并搭配增韌劑形成聚苯硫醚組合物，通過減少聚苯硫醚在電流或放電作用下碳層的形成并降低碳層的導(dǎo)電性能，同時(shí)增強(qiáng)聚苯硫醚與增韌劑之間的纏結(jié)程度，進(jìn)而顯著提高聚苯硫醚組合物的cti和力學(xué)性能。