一种聚苯醚组合物及其制备方法和应用与流程

本发明涉及高分子材料，具体涉及一种聚苯醚组合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚苯醚/聚苯乙烯合金树脂(ppe/ps)为具有优异的耐热性与尺寸稳定性的工程塑料，被广泛利用于各领域中，尤其适合作为电子包装用途的材料，如用于ic半导体和电子器件包装的注塑电子托盘。为防止ic等电子器件因静电而损坏，需要添加具有导电性的填料使ppe/ps合金材料具有导电性/抗静电性。为了均匀且廉价地获得稳定的表面固有电阻值，通常使用导电炭黑作为导电性填料。

2、近年来，为了提高生产率以及降低碳排放，导电炭黑填充ppe/ps材料制备电子托盘时通常需要进行如下的循环利用：将注塑成型加工时所产生的流道水口回收后进行破碎，然后将破碎物再注塑成型。然而重复的破碎和熔融注塑过程中，材料会析出油状物质粘附在模具上面导致注塑件外观缺陷，此外，重复破碎注塑还导致材料韧性下降。

3、因此，如何解决重复破碎注塑过程的析油和韧性下降的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种聚苯醚组合物及其制备方法和应用，所述的聚苯醚组合物在重复破碎注塑过程中的析油量少，韧性保持率高。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种聚苯醚组合物，包括以下重量份的组分：36～64份聚苯醚树脂、13～38份聚苯乙烯树脂、9～32份导电炭黑、0.4～3.2份碳纳米管、0.4～3.2份金属氧化物、0.1～0.7份硅酮。

4、本发明的发明人在大量的研究中发现，聚苯醚树脂和导电炭黑在重复破碎注塑过程中，聚苯醚树脂和导电炭黑会产生酸性物质，进而引起材料产生油状小分子，这些油状物质又会促进材料产生更多油状小分子，冷却后油从材料表面析出，从而影响到聚苯醚组合物的重复使用效果。

5、本发明创造性的在聚苯醚组合物中加入碳纳米管和金属氧化物，所述的金属氧化物可以与酸性物质作用，减少油的产生，碳纳米管可以吸附油，油集中在碳纳米管上，减少油与材料的接触面，同时碳纳米管具有导电性，可以减少导电炭黑添加量，从而减少酸性物质含量与降低剪切热，减少油的产生，二者从不同的角度降低油的析出，协同降低油的析出，共同提高改善重复破碎注塑过程的析油和韧性下降的问题。

6、发明人研究发现，若只采用金属氧化物，能够减少油，但还有油产生，这些油又会促进材料产生更多油，仅用碳纳米管，不能阻止大部分油的产生，吸附有限。

7、发明人探究了碳纳米管和金属氧化物的用量对效果的影响，用量过小时，协同效果不明显，若原料的用量过大时，可能产生拮抗作用，表明，碳纳米管和金属氧化物在上述范围时，具有较理想的协同增效作用，更具体而言，当所述的碳纳米管或金属氧化物用量过小时，改善效果不明显，若碳纳米管用量过大时，易团聚影响效果，若金属氧化物用量过大时，也会导致效果下降。

8、其中，所述聚苯醚树脂的用量为36～64份，例如可以是36份、40份、45份、50份、55份、60份、64份或其中任意两个数值组成的范围。

9、优选地，所述聚苯醚组合物的用量为38～62份。

10、其中，所述聚苯乙烯树脂的用量为13～32份，例如可以是13份、15份、18份、20份、25份、30份、32份或其中任意两个数值组成的范围。

11、优选地，所述聚苯乙烯树脂的用量为14～30份。

12、其中，所述导电炭黑的用量为9～32份，例如可以是9份、10份、15份、20份、25份、30份、32份或其中任意两个数值组成的范围。

13、优选地，所述导电炭黑的用量为10～30份。

14、其中，所述碳纳米管的用量为0.4～3.2份，例如可以是0.4份、0.5份、0.8份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.2份或其中任意两个数值组成的范围。

15、优选地，所述碳纳米管的用量为0.5～3份。

16、其中，所述金属氧化物的用量为0.4～3.5份，例如可以是0.4份、0.5份、0.8份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.2份或其中任意两个数值组成的范围。

17、优选地，所述金属氧化物的用量为0.5～3份。

18、其中，所述硅酮的用量为0.1～0.7份，例如可以是0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份或其中任意两个数值组成的范围。

19、其中，在本发明的聚苯醚组合物中，聚苯醚树脂的重量百分含量不低于35％。

20、优选地，在本发明的聚苯醚组合物中，聚苯醚树脂的重量百分含量不低于38％。

21、优选地，所述聚苯醚组合物，包括以下质量份的组分：38～62份聚苯醚树脂、14～37.5份聚苯乙烯树脂、10～30份导电炭黑、0.5～3份碳纳米管、0.5～3份金属氧化物、0.1～0.7份硅酮。

22、优选地，所述聚苯醚组合物，包括以下重量份的组分：44～58份聚苯醚树脂、18～28份聚苯乙烯树脂、9～32份导电炭黑、0.4～3.2份碳纳米管、0.4～3.2份金属氧化物、0.1～0.7份硅酮，本发明的发明人研究发现，在其他原料的用量不变的情况下，通过将聚苯醚树脂、聚苯乙烯树脂的用量控制在此范围下时，各原料之间配伍性，相容性更好，同时二者在此范围下时，韧性和导电性进一步提高。

23、优选地，所述金属氧化物包括氧化镁、氧化铝中的至少一种，本发明的发明人研究发现，当采用氧化镁和氧化铝时，相比于其他种类的氧化物，能够更加显著的改善重复破碎注塑过程的析油和韧性下降的问题。

24、优选地，所述氧化镁的比表面积为10～100m2/g，例如可以是10m2/g、20m2/g、30m2/g、50m2/g、60m2/g、80m2/g、100m2/g或其中任意两个数值组成的范围，其中，氧化镁的比表面积根据gb/t19587-2017测试得到。

25、优选地，所述氧化镁的平均粒径为10～500nm，例如可以是10nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm或其中任意两个数值组成的范围，其中氧化镁的平均粒径按照gb/t19077测试得到。

26、优选地，所述氧化铝的比表面积为0.09～1m2/g，例如可以是0.09m2/g、0.2m2/g、0.5m2/g、0.9m2/g、1m2/g或其中任意两个数值组成的范围，其中，氧化铝的比表面积根据gb/t19587-2017测试得到。

27、优选地，所述氧化铝的平均粒径为2～90μm，例如可以是2μm、10μm、20μm、30μm、50μm、70μm、90μm或其中任意两个数值组成的范围，其中，氧化铝的平均粒径根据按照gb/t19077测试得到。

28、优选地，所述碳纳米管为多壁碳纳米管，所述多壁碳纳米管的比表面积为100～360m2/g，例如可以是100m2/g、150m2/g、200m2/g、220m2/g、250m2/g、280m2/g、300m2/g、360m2/g或其中任意两个数值组成的范围，其中，多壁碳纳米管的比表面积根据gb/t19587-2017测试得到。

29、本发明的发明人研究发现，所述的多壁碳纳米管主要通过比表面积影响聚苯醚组合物的性能，本发明通过控制多壁碳纳米管的比表面积为90～360m2/g，在有效的改善重复破碎注塑过程的析油问题时，还能够有效的提高韧性和导电性。

30、优选地，所述多壁碳纳米管的比表面积为150～280m2/g。

31、优选地，所述碳纳米管的外径为4～40nm，长度为5～100μm。

32、优选地，所述导电炭黑的吸油值≤300ml/100g，例如可以是110ml/100g、120ml/100g、130ml/100g、140ml/100g、150ml/100g、160ml/100g、170ml/100g、180ml/100g、190ml/100g、200ml/100g、250ml/100g、300ml/100g或其中任意两个数值组成的范围，其中导电炭黑的吸油值按照gb/t3780.2-2017测试得到。

33、本发明通过采用吸油值≤300ml/100g的导电炭黑，可有效提高导电炭黑在热塑性树脂中的分散性，避免形成团聚体。

34、优选地，所述导电炭黑的吸油值≤190ml/100g。

35、优选地，所述导电炭黑的吸油值为150～190ml/100g。

36、优选地，所述导电炭黑的平均粒径为0.01～100μm，例如可以是0.01μm、0.03μm、0.1μm、1μm、10μm、100μm或其中任意两个数值组成的范围。

37、优选地，所述导电炭黑的平均粒径为0.03～45μm。

38、其中，导电炭黑的平均粒径按照gb/t 19077测试得到。优选地，所述聚苯醚在25℃氯仿中测量的特性粘度为30～45cm3/g，例如可以是30cm3/g、35cm3/g、40cm3/g、45cm3/g或其中任意两个数值组成的范围。

39、优选地，所述聚苯乙烯树脂在200℃/5kg条件下的熔体流动速率为3～15g/10min，例如可以是3g/10min、5g/10min、8g/10min、10g/10min、12g/10min、15g/10min或其中任意两个数值组成的范围，所述聚苯乙烯树脂的熔融指数按照iso1133-2011方法测试得到。

40、优选地，所述硅酮的重均分子量为1000000～1800000，例如可以是1000000、1200000、1500000、1800000或其中任意两个数值组成的范围，通过采用重均分子量为1000000-1800000的硅酮，进一步改善了重复破碎注塑过程的析油和韧性下降的问题。

41、示例性的，所述硅酮可以直接加入到配方体系中，也可以以母粒形式加入到配方体系中，采用硅酮母粒时，有利于制备时更好的下料。

42、示例性的，所述硅酮母粒是将硅酮分散于热塑性聚合物中所得。

43、示例性的，所述热塑性聚合物包括聚乙烯、聚烯烃树脂热塑性弹性体、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的至少一种。

44、优选的，所述硅酮母粒为硅酮和密度为0.92g/cm3的低密度聚乙烯的混合物。

45、其中，在所述硅酮母粒中，所述硅酮的重量百分比为50～70％。

46、优选地，还包括0.1～10份助剂，例如可以是0.1份、0.5份、1份、2份、5份、8份、10份或其中任意两个数值组成的范围。

47、优选地，所述助剂包括抗氧剂、阻燃剂、填充剂、紫外光吸收剂、润滑剂、抗静电剂中的至少一种。

48、本发明所述的聚苯醚组合物可包括抗氧剂，合适的抗氧剂包括但不限于受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫醚类抗氧剂、多芳香胺类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂以及它们的组合。

49、本发明所述的聚苯醚组合物可包括阻燃剂，合适的阻燃剂包括但不限于溴代聚合物(例如：溴代聚苯乙烯)、金属二烷基亚磷酸盐(例如：三(二乙基亚磷酸)铝)、金属氢氧化物(例如：氢氧化镁)、芳香族磷酸酯(例如：间苯二酚二(二苯基磷酸)酯和双酚a二(二苯基磷酸)酯)以及它们的组合。

50、本发明所述的聚苯醚组合物可包括填充剂，合适的填充剂包括但不限于二氧化硅、碳酸钙、滑石、硅灰石、玻璃球、高岭土、单晶纤维、碳纤维、玻璃纤维、硫酸钡以及它们的组合。

51、本发明所述的聚苯醚组合物可包括紫外光吸收剂，合适的紫外光吸收剂包括但不限于羟基二苯甲酮类、羟基苯并三唑类、羟基苯并三嗪类、氰基丙烯酸酯类、纳米级无机材料(例如：氧化钛、氧化铈和氧化锌)以及它们的组合。

52、本发明所述的聚苯醚组合物可包括润滑剂，合适的润滑剂包括但不限于季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺、褐煤蜡以及它们的组合。

53、本发明所述的聚苯醚组合物可包括抗静电剂，合适的抗静电剂包括但不限于氧化锌、二氧化锰、三氧化铬以及它们的组合。

54、本发明还提供了一种聚苯醚组合物的制备方法，包括以下步骤：

55、按照配比，将除碳纳米管以外的各组分混合，加入双螺杆挤出机，碳纳米管通过侧喂口加入双螺杆挤出机，经过挤出、冷却、造粒，得到聚苯醚树脂组合物。

56、其中，双螺杆挤出机的温度设置为240～280℃，其中，所述双螺杆挤出机共10节螺筒，从主喂到机头顺序的第7节螺筒有侧喂口。

57、本发明还提供了一种聚苯醚组合物在制备电子元器件、半导体材料中的应用。

58、本发明的聚苯醚组合物由于在重复破碎注塑过程中的析油量少，韧性保持率高，使其能够作为制备电子元器件、半导体材料的原材料，尤其适用于制备用于放置电子元器件与半导体的托盘、晶圆盒。

59、本发明的有益效果在于：本发明在聚苯醚组合物中加入碳纳米管和金属氧化物，所述的金属氧化物可以与酸性物质作用，减少油的产生，碳纳米管可以吸附油，油集中在碳纳米管上，减少油与材料的接触面，同时碳纳米管具有导电性，可以减少导电炭黑添加量，从而减少酸性物质含量与降低剪切热，减少油的产生，二者从不同的角度降低油的析出，协同降低油的析出，共同提高改善重复破碎注塑过程的析油和韧性下降的问题。