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一种低介电常数玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法实施方式

2022/07/15225 作者:佚名
导读:性能评价方式及实行标准:拉伸性能测试按照ASTMD638进行,拉伸速度5毫米/分钟,标距115毫米,样条尺寸:全长175毫米,平行部分:10毫米×4毫米;弯曲测试按照ASTMD790进行,弯曲速度5毫米/分钟,跨距100毫米,样条尺寸:127毫米×12.7毫米×6.4毫米;冲击性能测试按照ASTMD256进行,样条尺寸:80毫米×10毫米×4毫米(模塑缺口);玻纤含量测试按照ASTMD2584进行

性能评价方式及实行标准:拉伸性能测试按照ASTMD638进行,拉伸速度5毫米/分钟,标距115毫米,样条尺寸:全长175毫米,平行部分:10毫米×4毫米;弯曲测试按照ASTMD790进行,弯曲速度5毫米/分钟,跨距100毫米,样条尺寸:127毫米×12.7毫米×6.4毫米;冲击性能测试按照ASTMD256进行,样条尺寸:80毫米×10毫米×4毫米(模塑缺口);玻纤含量测试按照ASTMD2584进行,测试条件650℃/0.5h;耐候测试按照SAEJ2527-2004进行,光照幅度为0.55瓦/平方米@340纳米,光照阶段的黑板温度为70℃±2℃,相对湿度为50%;黑暗阶段的黑板温度为38℃±2℃,相对湿度为95%,试验时间为1000h,通过测试其色差变化来评估其耐候性能;介电常数的测试按照GB/T1409-2006进行,测试频率为1M赫兹,测试样条尺寸为8毫米×3.2毫米×1.6毫米,在测试样条表面均匀涂上银电极后进行介电常数的测试。

按照该发明的制备方法制备实施例1-3,其制备方法如下所示,各实施例配方如表1所示:(1)按配比,将聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、偶联剂、抗氧剂、掺杂二氧化硅、光稳剂依次加入到高混机中,混合3-5分钟;(2)采用连续纤维增强热塑性材料的浸渍设备,通过熔融浸渍拉挤工艺,将上述混合物加入挤出机料斗中进行加热熔融,然后再将该熔融状态树脂经过螺杆输送到内部排列有数对可自由转动的张力辊的浸渍设备中;同时玻璃纤维在牵引设备的牵引下通过两组成一定角度的螺拉辊蛇形前进,在螺拉辊的张力和摩擦力的作用下对玻璃纤维进行预分散处理;然后经过预分散处理的玻璃纤维进入到充满熔融物料的浸渍设备中,在张力辊的作用下分散浸渍树脂;然后通过直径为3.0~4.0毫米的口模挤出,并使挤出料中的玻璃纤维质量含量控制在20~40%;最后通过切粒机切成长度为11-13毫米、粒径为3~4毫米的低介电常数玻纤增强聚丙烯材料。其中挤出机为双螺杆挤出机,其螺杆直径65毫米、螺杆的长径比为40:1,挤出机混合熔融温度设定为:第一段160~170℃、第二段170~180℃、第三段1800~190℃、第四段190~200℃、第五段200~210℃、熔体温度200~210℃、机头温度215~225℃。抗氧剂为1,3,5,三(3,5-二叔丁基,4—羟基苄基)均三嗪(3114)、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)(300)、硫代二丙酸二(十八)酯(DSTP)和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)按照质量比1:1:2:1进行混合。同时按照实施例1的制备方法与配方制备对比例1-2,其区别仅在于玻璃纤维的选择不同;按照实施例1的制备方法与配方制备对比例3-4,其区别仅在于掺碳二氧化硅使用量不同。具体配比如下表1所示。实施例1-3中玻璃纤维1为在1M赫兹条件测试介电常数小于3.8、介电损耗常数小于0.0007的硼硅酸盐系玻璃纤维,其中二氧化硅质量含量为50~52%、氧化铝质量含量13-15%、氧化硼质量含量为24~26%、氧化钙质量含量为3~5%。其纤维直径为4~5微米。对比例1-4中玻璃纤维2为普通的无碱玻纤,纤维直径为11~13微米;玻璃纤维3为普通的中碱玻纤,其纤维直径为11~13微米。

表1:各实施例配方

原料

实施例1

实施例2

实施例3

对比例1

对比例2

对比例3

对比例4

聚丙烯

60

70

80

60

60

60

60

PP-克-MAH

4

3.5

3

4

4

4

4

玻璃纤维1

40

30

20

-

-

40

40

玻璃纤维2

-

-

-

40

-

-

-

玻璃纤维3

-

-

-

-

40

-

-

偶联剂

1.5

1

0.5

1.5

1.5

1.5

1.5

抗氧剂

1

1.4

1.6

1.5

1.5

1.5

1.5

掺碳二氧化硅

0.5

0.65

0.8

0.5

0.5

-

0.5

光稳剂770

0.1

0.3

0.5

0.3

0.3

0.3

0.3

上述实施例1-3与对比例1-4制备的聚丙烯材料性能测试如下表2所示:

表2:性能测试结果

测试项目

测试单位

实施例1

实施例2

实施例3

对比例1

对比例2

对比例3

对比例4

拉伸强度

兆帕

140

125

110

122

95

139

138

伸长率

%

3.2

3.5

3.4

3.6

3.8

3.4

3.2

弯曲强度

兆帕

205

180

162

172

145

195

196

弯曲模量

兆帕

8200

7100

5800

7200

5500

8000

8100

Izod缺口

千焦/平方米

46

37

35

32

19

42

41

灰分

%

40

30

20

40

40

40

40

介电常数

-

2.2

2.3

2.4

6.5

6.8

7.1

4.6

色差△E

-

3.8

3.9

3.7

3.7

3.8

3.6

3.8

观察表2:比较实施例1与对比例1-2的测试数据可以看出,该发明中由于加入了超低介电常数的玻璃纤维,其不仅可以降低体系的介电常数,同时由于其纤维直径更细,同等纤维含量的条件下,其具有更好的增强效果。所以该发明制备的聚丙烯材料相比于对比例1、2来说具有更强的机械强度。比较实施例1与对比例3-4的测试数据可以看出,在同样加入超低介电常数玻璃纤维的情况下,由于该发明中加入了掺杂二氧化硅,其极大地的降低了聚丙烯材料的介电常数,而不加或者减少掺杂二氧化硅的加入量,聚丙烯材料的介电常数则明显升高。

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