本发明属于新材料制备领域，具体涉及一种绝缘自润滑聚苯醚复合材料及其制备方法。
背景技术：
聚苯醚(ppo)是一种综合性能优异并用途广泛的工程塑料。具有高冲击韧性，耐热性，耐酸碱，电气绝缘等优异的性能。但纯聚苯醚其制品容易应力开裂，且熔体黏度高，加工成型困难极大限制了聚苯醚应用范围，为了克服聚苯醚的缺点，必须对其改性，通过添加hips可改善聚苯醚的加工性能，因此得到广泛应用，如电气绝缘器件，水泵，叶轮，阀门，齿轮，轴承等零部件。在使用过程中这些零部件除了要求力学性能，尺寸稳定性外还要求耐磨性能，此外hips的大量添加虽然在一定程度上改善了聚苯醚的加工条件，但力学性能和电气绝缘性能会受到较大影响，比如介电常数和介电损耗随着hips的添加量增加会升高。因此，制备出一种能满足高电气绝缘，高耐磨性能，低成本的适用于电子电器，电线电缆等绝缘耐磨领域具有重要的意义。
现有研究认为：专利cn107759995a公开了一种耐磨自润滑二硫化钼填充聚苯醚制作工艺，需要额外加入尼龙粉料和相容剂且其电绝缘性能差不能直接用于电子电器，电线电缆等绝缘耐磨领域。专利cn1092068886a公开了一种聚四氟乙烯耐热绝缘材料，但其制备工艺复杂，成本较高，且需要额外添加相容剂和弹性体。现有的hips/ppo材料不能兼顾耐磨自润滑性能和电气绝缘性能，一定程度上限制了hips/ppo材料的应用，特别是电子电器和电线电缆领域。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种具有电气绝缘和自润滑耐磨性能双重功效的hips/ppo复合材料及其制备方法，具有操作方便、成本低廉，高电气绝缘性和高耐磨自润滑性能的特点，同时具有高力学性能和尺寸稳定性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种绝缘自润滑聚苯醚复合材料，其特征在于，包含下述重量份组成：聚苯醚100份、hips15-30份，绝缘改性填料1-5份，润滑剂1-10份，复合增强剂1-20份，偶联剂0.01-0.2份，抗氧剂0.05-0.2份，其他助剂0.2-1份。
优选的，高温烧灼处理的坡缕石，高岭土，蛭石，云母，蒙脱土中至少一种，绝缘填料粒子平均粒径小于1um，所述的硅烷偶联剂为端基为氨基，环氧基团，双键，羟基的硅烷偶联剂，绝缘改性填料需经过硅烷偶联剂处理。
优选的，所述润滑剂为二硫化钼，乙撑双硬脂酰胺，taf，pets中至少一种优选的，环氧固化剂与固化促进剂之间的重量比为2-2.5。
优选的，复合增强剂，其特征在于，玄武岩纤维短切，芳纶纤维短切，玻璃纤维短切，碳纤维短切，钛酸钾晶须，聚丙烯纤维短切中至少两种，长径比为10:1-20:1，且二者质量比为1:1-1:5。
优选的，所述抗氧剂为245。
优选的，所述其他助剂为光稳定剂，抗静电剂，阻燃剂。
进一步的，本发明还提供了绝缘自润滑聚苯醚复合材料及其制备方法，包括如下步骤：
步骤一、按照比例称取各组分原料，并对聚苯醚在90-110℃下干燥4-8h。
步骤二、将硅烷偶联剂水解，并与绝缘填料均匀混合，烘干备用。
步骤三、将聚苯醚，hips，经硅烷偶联剂处理的绝缘粒子，润滑剂，复合增强剂，抗氧剂及其他助剂加入到高速混料机中搅拌5-10min使原料混合均匀。
步骤四、将混合好的原料加入到双螺杆挤出机加料口中，挤出造粒制的绝缘自润滑聚苯醚复合材料粒子，可供注塑使用。
在本发明的绝缘自润滑聚苯醚复合材料中，挤出和注塑温度在210-250℃。
在本发明的绝缘自润滑聚苯醚复合材料中，制备绝缘自润滑零件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的绝缘自润滑聚苯醚复合材料成本低，操作简便，具有电气绝缘和自润滑耐磨性能双重功效；
(2)能够通过挤出注塑制备绝缘自润滑零件，普适性强，应用广泛。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均为可从商业途径得到的试剂和材料。
实施例1
称量好的聚苯醚100份、hips15份，煅烧高岭土3份，二硫化钼4份，增强剂3份(玻璃纤维短切和芳纶纤维短切质量比为1:2)，γ―氨丙基三乙氧基硅烷0.02份，抗氧剂2450.1份，其他助剂0.6份。
步骤一、对聚苯醚在90-110℃下干燥4-8h。
步骤二、将硅烷偶联剂水解，并与绝缘填料均匀混合，烘干备用。
步骤三、将聚苯醚，hips，经硅烷偶联剂处理的绝缘粒子，润滑剂，复合增强剂，抗氧剂及其他助剂加入到高速混料机中搅拌5-10min使原料混合均匀。
步骤四、将混合好的原料加入到双螺杆挤出机加料口中，在230℃下挤出造粒制的绝缘自润滑聚苯醚复合材料粒子，可供注塑使用。
实施例2
称量好的聚苯醚100份、hips25份，煅烧高岭土5份，二硫化钼8份，增强剂6份(玻璃纤维短切和玄武岩纤维短切质量比为1:2)，γ―氨丙基三乙氧基硅烷0.03份，抗氧剂2450.2份，其他助剂0.6份。
步骤一、对聚苯醚在90-110℃下干燥4-8h。
步骤二、将硅烷偶联剂水解，并与绝缘填料均匀混合，烘干备用。
步骤三、将聚苯醚，hips，经硅烷偶联剂处理的绝缘粒子，润滑剂，复合增强剂，抗氧剂及其他助剂加入到高速混料机中搅拌5-10min使原料混合均匀。
步骤四、将混合好的原料加入到双螺杆挤出机加料口中，在250℃下挤出造粒制的绝缘自润滑聚苯醚复合材料粒子，可供注塑使用。
实施例3
称量好的聚苯醚100份、hips20份，煅烧高岭土3份，二硫化钼10份，增强剂5份(玄武岩纤维短切和芳纶纤维短切质量比为1:2)，γ―氨丙基三乙氧基硅烷0.02份，抗氧剂2450.1份，其他助剂0.6份。
步骤一、对聚苯醚在90-110℃下干燥4-8h。
步骤二、将硅烷偶联剂水解，并与绝缘填料均匀混合，烘干备用。
步骤三、将聚苯醚，hips，经硅烷偶联剂处理的绝缘粒子，润滑剂，复合增强剂，抗氧剂及其他助剂加入到高速混料机中搅拌5-10min使原料混合均匀。
步骤四、将混合好的原料加入到双螺杆挤出机加料口中，在230℃下挤出造粒制的绝缘自润滑聚苯醚复合材料粒子，可供注塑使用。
实施例4
称量好的聚苯醚100份、hips15份，煅烧高岭土3份，二硫化钼10份，增强剂3份(碳纤维短切和玻璃纤维短切质量比为1:2)，γ―氨丙基三乙氧基硅烷0.02份，抗氧剂2450.1份，其他助剂0.6份。
步骤一、对聚苯醚在90-110℃下干燥4-8h。
步骤二、将硅烷偶联剂水解，并与绝缘填料均匀混合，烘干备用。
步骤三、将聚苯醚，hips，经硅烷偶联剂处理的绝缘粒子，润滑剂，复合增强剂，抗氧剂及其他助剂加入到高速混料机中搅拌5-10min使原料混合均匀。
步骤四、将混合好的原料加入到双螺杆挤出机加料口中，在230℃下挤出造粒制的绝缘自润滑聚苯醚复合材料粒子，可供注塑使用。
对比案例1
称量好的聚苯醚100份、hips15份，二硫化钼10份，增强剂3份(玻璃纤维短切和玄武岩纤维短切质量比为1:2)，抗氧剂2450.1份，其他助剂0.6份。
步骤一、对聚苯醚在90-110℃下干燥4-8h。
步骤二、将聚苯醚，hips，润滑剂，复合增强剂，抗氧剂及其他助剂加入到高速混料机中搅拌5-10min使原料混合均匀。
步骤四、将混合好的原料加入到双螺杆挤出机加料口中，在230℃下挤出造粒制的对比样品1。
对比案例2
称量好的聚苯醚100份、hips15份，煅烧高岭土3份，增强剂3份(碳纤维短切和玻璃纤维短切质量比为1:2)，γ―氨丙基三乙氧基硅烷0.02份，抗氧剂2450.1份，其他助剂0.6份。
步骤一、对聚苯醚在90-110℃下干燥4-8h。
步骤二、将硅烷偶联剂水解，并与绝缘填料均匀混合，烘干备用。
步骤三、将聚苯醚，hips，经硅烷偶联剂处理的绝缘粒子，复合增强剂，抗氧剂及其他助剂加入到高速混料机中搅拌5-10min使原料混合均匀。
步骤四、将混合好的原料加入到双螺杆挤出机加料口中，在230℃下挤出造粒制的对比样品2。
绝缘自润滑聚苯醚复合材料的性能测试
(1)拉伸性能根据gb/t1040-2006标准测定，拉伸速率50mm/min；
(2)介电常数根据gb/t5597-1999标准测定，测试频率为1ghz
(3)摩擦系数根据gb/t10006-1988标准测定
实验结果如表1所示。
表1.绝缘自润滑聚苯醚复合材料的性能测试
由表1的实验结果可知，对比案例1中不添加绝缘粒子，制品介电常数明显大于添加绝缘粒子制品。与此同时，对比案例2中不添加润滑剂，制品摩擦系数显著升高。同时添加绝缘粒子和润滑剂的实施案例介电常数和摩擦系数显著下降，综上所述，本发明制作方法简单，操作简便，具有电气绝缘和自润滑耐磨性能双重功效。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对技术方案做出若干修改或等同替换，这些修改或等同替换也应视为本发明的保护范围。
1.一种绝缘自润滑聚苯醚复合材料，其特征在于，包含下述重量份组成：聚苯醚100份、hips15-30份，绝缘改性填料1-5份，润滑剂1-10份，复合增强剂1-20份，偶联剂0.01-0.2份，抗氧剂0.05-0.2份，其他助剂0.2-1份。
2.根据权利要求1所述的绝缘改性填料，其特征在于，选取高温烧灼处理的坡缕石、高岭土、蛭石、云母或蒙脱土的其中一种，要求绝缘填料粒子平均粒径小于1um，所述的偶联剂是端基为氨基，环氧基团，双键，羟基的硅烷偶联剂，绝缘改性填料使用前需经过硅烷偶联剂处理。
3.根据权利要求1所述的绝缘自润滑聚苯醚复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为二硫化钼，乙撑双硬脂酰胺，taf，pets中至少一种。
4.根据权利要求1所述的复合增强剂，其特征在于，玄武岩纤维短切，芳纶纤维短切，玻璃纤维短切，碳纤维短切，钛酸钾晶须，聚丙烯纤维短切中至少两种，长径比为30:1-70:1，且二者质量比为1:1-1:5。
5.根据权利要求1所述的绝缘自润滑聚苯醚复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为245。
6.根据权利要求1所述的绝缘自润滑聚苯醚复合材料，其特征在于，所述其他助剂为光稳定剂，抗静电剂，阻燃剂。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的绝缘自润滑聚苯醚复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、按照比例称取各组分原料，并对聚苯醚在90-110℃下干燥4-8h。
步骤二、将硅烷偶联剂水解，并与绝缘填料均匀混合，烘干备用。
步骤三、将聚苯醚，hips，经硅烷偶联剂处理的绝缘粒子，润滑剂，复合增强剂，抗氧剂及其他助剂加入到高速混料机中搅拌5-10min使原料混合均匀。
步骤四、将混合好的原料加入到双螺杆挤出机加料口中，挤出造粒制的绝缘自润滑聚苯醚复合材料粒子，可供注塑使用。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，挤出和注塑温度在210-250℃。
9.根据权利要求1所述的绝缘自润滑聚苯醚复合材料的应用，其特征在于制备绝缘自润滑零件。
技术总结