一種應(yīng)用于光伏連接器的聚苯醚復(fù)合材料

本公司發(fā)明且正在申請專利的一種應(yīng)用于光伏連接器的聚苯醚復(fù)合材料，涉及高分子復(fù)合材料加工技術(shù)領(lǐng)域。

本發(fā)明提供的聚苯醚復(fù)合材料具有高阻燃、耐老化、耐紫外、高CTI值的性能，成本低廉，使用壽命長，還具有優(yōu)異的抗靜電性能，廣泛適用于光伏連接器。

一種應(yīng)用于光伏連接器的聚苯醚復(fù)合材料及其制備方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于光伏連接器的聚苯醚復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

聚苯醚(PPE)材料作為世界五大通用工程塑料之一，是一種無毒、透明、相對密度小，具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度，耐熱、阻燃、尺寸穩(wěn)定性好，有突出的電絕緣性。其主要缺點是：熔融流動性差，有應(yīng)力開裂傾向，加工成型困難，使其單獨應(yīng)用受到了很大限制。

通過在PPE體系中加入聚苯乙烯(PS)，可以明顯改善PPE的流動性、耐開裂性及加工性能，產(chǎn)品主要應(yīng)用于新能源電池、太陽能光伏、水處理、電子電器等領(lǐng)域。

應(yīng)用于光伏連接器的材料要求：高阻燃、耐老化、耐紫外、高CTI（相對漏電起痕指數(shù)）值。目前用于光伏連接器的材料主要有阻燃增強(qiáng)PA66、阻燃有機(jī)硅PC、普通改性PPE等，阻燃增強(qiáng)PA66滿足足阻燃、高CTI值要求，其缺點是耐老化耐紫外差，材料容易吸水變形；阻燃有機(jī)硅PC滿足高阻燃、耐老化、耐紫外等要求，但材料的CTI值偏低，價格昂貴。而普通改性PPE材料存在CTI值偏低、容易開裂、耐老化不夠等缺點。

本發(fā)明技術(shù)人員研究發(fā)現(xiàn)，通過在PPE樹脂里添加足量的阻燃劑和彈性體，材料產(chǎn)生了意想不到的效果，材料能滿足1.6mm阻燃、耐老化、耐紫外等要求，材料的耐漏電起痕性能達(dá)到IEC-60112標(biāo)準(zhǔn)的I級（≧600V），材料達(dá)到超韌水平，材料基本不會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，其使用壽命大幅延長。

然而，現(xiàn)有的光伏連接器在使用時存在一定的弊端，在連接時無法對其進(jìn)行加固，容易受外部的影響而發(fā)生松動，而產(chǎn)生靜電，引起一些火災(zāi)的發(fā)生，因此，本發(fā)明技術(shù)人員從材料出發(fā)，對其抗靜電性能進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員均知，抗靜電劑的加入會大大降低體系的耐漏電起痕性能，因此，使聚苯醚復(fù)合材料在保證高的耐漏電起痕性能的同時，還能保證具有優(yōu)異的抗靜電性，成為本發(fā)明的研發(fā)難點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種適用于光伏連接器的聚苯醚復(fù)合材料，該材料具有高阻燃、耐老化、耐紫外、高CTI值的性能，成本低廉，使用壽命長，還具有優(yōu)異的抗靜電性能。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于光伏連接器的聚苯醚復(fù)合材料，是由以下重量份數(shù)的原料組成：聚苯醚樹脂，聚苯乙烯樹脂，增韌劑，自制的相容劑，阻燃劑，抗氧劑，潤滑劑，抗靜電母粒；

本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用于光伏連接器的聚苯醚復(fù)合材料的制備方法，其具體步驟為：按重量份數(shù)的配比稱取原料，將稱取的各組分原料放入高速攪拌機(jī)，經(jīng)高速攪拌機(jī)攪拌2～5min完全混合均勻后，再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)共混擠出，液體阻燃劑從中間液體注入口加入，雙螺桿擠出機(jī)溫度設(shè)置為240～280℃，螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)置為350～500rpm，冷卻，切粒，制得聚苯醚復(fù)合材料。

本發(fā)明取得了以下有益效果：

1、本發(fā)明是以PPE和PS為基體材料，通過添加適量的阻燃劑和增韌劑，在相容劑的作用下，制得的聚苯醚復(fù)合材料的耐漏電起痕性能CTI≥600V，阻燃效果達(dá)到UL94 1.6mm V-0等級，并且還具有極佳的機(jī)械性能，達(dá)到超韌水平，即缺口沖擊強(qiáng)度可達(dá)到512.5J/m，解決了現(xiàn)有技術(shù)的耐漏電起痕性能低、成本高和易開裂等不足，延長了材料的使用壽命，完全屬于綠色環(huán)保合金材料，其各項性能也完全滿足光伏連接器的使用要求。

2、本發(fā)明采用的抗靜電母粒具有抗靜電效果持久，并且與本發(fā)明的聚苯醚基復(fù)合材料有很好的相容性，其加入到本發(fā)明中，大大提高了本發(fā)明的抗靜電性能，使聚苯醚復(fù)合材料的表面電阻率可以達(dá)到10⁷-10⁹Ω，并且保證聚苯醚復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能較高，同時還能保證具有優(yōu)異的耐漏電起痕性能。

3、本發(fā)明的抗靜電母粒的抗靜電效果好，耐熱性性優(yōu)良，成本較低，與聚苯醚樹脂有較好的相容性，能廣泛應(yīng)用于改性聚苯醚樹脂，具有優(yōu)異的機(jī)械性能。

具體實施方式

1、本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于光伏連接器的初始聚苯醚復(fù)合材料，是由以下原料組成：聚苯醚樹脂，聚苯乙烯樹脂，增韌劑，相容劑，阻燃劑 ，抗氧劑 ，潤滑劑 。

本發(fā)明的:

增韌劑SEBS為氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物樹脂類彈性體，SEBS具有優(yōu)異的耐老化性能，既具有可塑性，又具有高彈性，無需硫化即可加工使用，邊角料可重使用，廣泛用于生產(chǎn)高檔彈性體、塑料改性、具有良好的耐候性、耐熱性、耐壓縮變形性和優(yōu)異的力學(xué)性能。本發(fā)明加入增韌劑SEBS能更好的與PPE、PS共混，并與阻燃劑、相容劑等配合使用，顯著提高了本發(fā)明的流動性和抗沖擊性能。

聚苯醚樹脂為聚（2, 6-二甲基苯）醚與2, 3, 6-三甲基苯酚的共聚樹脂，或2, 6-二甲基苯酚與2, 3, 6-三甲基苯酚的共聚樹脂中的任意一種；該聚苯醚樹脂的特性粘度0.3-0.6dl/g。

本發(fā)明中使用的聚苯乙烯樹脂為聚苯乙烯共聚物或聚苯乙烯均聚物中的一種。

相容劑為SEBS-MAH或SBS-MAH中任意一種。該相容劑的添加，顯著提高了聚苯醚復(fù)合材料中各組分間的相容性，使本發(fā)明在加工過程中的流動性好，易成型加工，成型品尺寸穩(wěn)定性好，解決了本發(fā)明易開裂問題，使本發(fā)明獲得優(yōu)異的力學(xué)性能。本發(fā)明使用適當(dāng)配比的增韌劑和相容劑進(jìn)行組合，能夠獲得極佳的力學(xué)強(qiáng)度和韌性，并且還可使耐漏電起痕性能CTI達(dá)到600V及以上。

阻燃劑為阻燃劑BDP、阻燃劑RDP或 阻燃劑TPP中的任意一種或多種。本發(fā)明使用阻燃劑為磷系阻燃劑，為無鹵阻燃劑，且使用本發(fā)明的優(yōu)選阻燃劑，其阻燃效果均可達(dá)到UL94 1.6mm V-0等級。

潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸、乙撐雙硬脂酰胺或有機(jī)硅酮中的任意一種。

抗氧劑包括主抗氧劑和輔助抗氧劑，主抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯（抗氧劑1010）、β-（3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸十八碳醇酯（抗氧劑1076）或2, 2亞甲基雙（4-甲基-6-叔丁基苯酚）（抗氧劑2246）中的任意一種；輔助抗氧劑包括亞磷酸三（壬基苯基）酯（抗氧劑TNP）或亞磷酸三（2, 4-二叔丁基苯基）酯（抗氧劑168）中的任意一種。

將經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)制得的初始聚苯醚復(fù)合材料在250-290℃的注塑機(jī)中注塑成型，制備出拉伸、彎曲、沖擊、阻燃樣條樣品，按ASTM國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)對樣條樣品進(jìn)行性能測試，性能測試結(jié)果見表1。

熔融指數(shù)參照ISO 1133標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行測試，280℃, 5Kg；

拉伸強(qiáng)度參照ASTM D638標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行測試；

彎曲強(qiáng)度參照ASTM D790標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行測試；

缺口沖擊強(qiáng)度參照ASTM D256標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行測試；

熱變形溫度參照ASTM D648標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行測試；

阻燃性參照UL-94標(biāo)準(zhǔn)測試；

測試樣條樣品在測試前,先在常溫23±2℃，相對濕度50±10%的環(huán)境中放置48小時。

CTI參照IEC-60112進(jìn)行測試，樣品至少2cm×2cm，厚度大于3mm，選擇0.1%的無水氯化銨作為電解液，校準(zhǔn)電流為1.0A。

       表1 聚苯醚復(fù)合材料的性能測試結(jié)果

從表1的試驗檢測結(jié)果可以看出，將PPE和PS的配比進(jìn)行調(diào)控，可獲得的CTI值越大；當(dāng)增韌劑和相容劑的含量太少，或者僅加入增韌劑或相容劑，本發(fā)明的力學(xué)強(qiáng)度影響不大，當(dāng)增韌劑和相容劑的含量增加，且配比進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，大大提高了本發(fā)明的缺口沖擊強(qiáng)度和CTI值，使本發(fā)明具有優(yōu)異的韌性和耐漏電起痕性能，其耐漏電起痕性能CTI大于等于600V，阻燃效果達(dá)到UL94 1.6mm V-0等級。(具體實際案例此處不做詳細(xì)說明）。

2、本發(fā)明的聚苯醚復(fù)合材料的原料中還包括有抗靜電母粒。

抗靜電母粒是由以下原料組成：聚苯醚樹脂、LBA-OPP-St共聚物、 滑石粉、亞磷酸酯和有機(jī)錫熱穩(wěn)定劑。其制備方法為：將稱取的各組分原料混合均勻后，再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)共混擠出，雙螺桿擠出機(jī)溫度設(shè)置為240～280℃，螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)置為350～500rpm，冷卻，切粒，制得抗靜電母粒。

本發(fā)明中采用滑石粉作為抗靜電母粒中助劑，其與LBA-OPP-St共聚物配合使用，保證了聚苯醚復(fù)合材料具有優(yōu)異的抗靜電性的同時，還能保證其有優(yōu)異的耐漏電起痕性能。

下面結(jié)合具體實施例對抗靜電母粒及其加入抗靜電母粒的聚苯醚復(fù)合材料予以說明。

抗靜電母粒的制備方法為：按重量份數(shù)稱取原料：聚苯醚樹脂、LBA-OPP-St共聚物、滑石粉、亞磷酸酯和有機(jī)錫熱穩(wěn)定劑，將稱取的原料放入高速混合機(jī)內(nèi)混合2～5分鐘，出料，再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)共混擠出，雙螺桿擠出機(jī)溫度設(shè)置為240～280℃，螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)置為400rpm，冷卻，切粒，制得抗靜電母粒。

其中LBA-OPP-St共聚物的制備方法不做詳細(xì)說明；

將制得的抗靜電母粒采用國標(biāo)GB/T 1410-2006測試其表面電阻率，測試結(jié)果見表2。

      表2的抗靜電母粒表面電阻率測試結(jié)果

  從表2的試驗結(jié)果看出，本發(fā)明抗靜電母粒具有優(yōu)異的抗靜電性，表面電阻率為10³～10⁶。

    3、將制得的抗靜電母粒加入到聚苯醚復(fù)合材料的配方中，獲得了具有抗靜電性的耐漏電起痕聚苯醚復(fù)合材料。

將經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)制得的聚苯醚復(fù)合材料在250-290℃的注塑機(jī)中注塑成型，制備出拉伸、彎曲、沖擊、阻燃、抗靜電樣條樣品，按國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)對樣條樣品進(jìn)行性能測試，性能測試結(jié)果見表3。

       表3 制得的聚苯醚復(fù)合材料的性能測試結(jié)果

    從表3的試驗檢測結(jié)果可以看出，本發(fā)明加入抗靜電母粒后，顯著提高了聚苯醚復(fù)合材料的抗靜電性，還能保證其具有優(yōu)異的韌性和耐漏電起痕性能，其耐漏電起痕性能CTI大于等于600V，表面電阻率可達(dá)10⁷Ω，并且還具有優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度、熱穩(wěn)定

性和阻燃性能。