一种应用于光伏连接器的聚苯醚复合材料

           一种应用于光伏连接器的聚苯醚复合材料

本公司发明且正在申请专利的一种应用于光伏连接器的聚苯醚复合材料，涉及高分子复合材料加工技术领域。

本发明提供的聚苯醚复合材料具有高阻燃、耐老化、耐紫外、高CTI值的性能，成本低廉，使用寿命长，还具有优异的抗静电性能，广泛适用于光伏连接器。

一种应用于光伏连接器的聚苯醚复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子复合材料加工技术领域，尤其涉及一种应用于光伏连接器的聚苯醚复合材料及其制备方法。

背景技术

聚苯醚(PPE)材料作为世界五大通用工程塑料之一，是一种无毒、透明、相对密度小，具有优良的机械强度，耐热、阻燃、尺寸稳定性好，有突出的电绝缘性。其主要缺点是：熔融流动性差，有应力开裂倾向，加工成型困难，使其单独应用受到了很大限制。

通过在PPE体系中加入聚苯乙烯(PS)，可以明显改善PPE的流动性、耐开裂性及加工性能，产品主要应用于新能源电池、太阳能光伏、水处理、电子电器等领域。

应用于光伏连接器的材料要求：高阻燃、耐老化、耐紫外、高CTI（相对漏电起痕指数）值。目前用于光伏连接器的材料主要有阻燃增强PA66、阻燃有机硅PC、普通改性PPE等，阻燃增强PA66满足足阻燃、高CTI值要求，其缺点是耐老化耐紫外差，材料容易吸水变形；阻燃有机硅PC满足高阻燃、耐老化、耐紫外等要求，但材料的CTI值偏低，价格昂贵。而普通改性PPE材料存在CTI值偏低、容易开裂、耐老化不够等缺点。

本发明技术人员研究发现，通过在PPE树脂里添加足量的阻燃剂和弹性体，材料产生了意想不到的效果，材料能满足1.6mm阻燃、耐老化、耐紫外等要求，材料的耐漏电起痕性能达到IEC-60112标准的I级（≧600V），材料达到超韧水平，材料基本不会出现开裂现象，其使用寿命大幅延长。

然而，现有的光伏连接器在使用时存在一定的弊端，在连接时无法对其进行加固，容易受外部的影响而发生松动，而产生静电，引起一些火灾的发生，因此，本发明技术人员从材料出发，对其抗静电性能进行了进一步的改进。本领域的技术人员均知，抗静电剂的加入会大大降低体系的耐漏电起痕性能，因此，使聚苯醚复合材料在保证高的耐漏电起痕性能的同时，还能保证具有优异的抗静电性，成为本发明的研发难点。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种适用于光伏连接器的聚苯醚复合材料，该材料具有高阻燃、耐老化、耐紫外、高CTI值的性能，成本低廉，使用寿命长，还具有优异的抗静电性能。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种应用于光伏连接器的聚苯醚复合材料，是由以下重量份数的原料组成：聚苯醚树脂，聚苯乙烯树脂，增韧剂，自制的相容剂，阻燃剂，抗氧剂，润滑剂，抗静电母粒；

本发明还提供了一种应用于光伏连接器的聚苯醚复合材料的制备方法，其具体步骤为：按重量份数的配比称取原料，将称取的各组分原料放入高速搅拌机，经高速搅拌机搅拌2～5min完全混合均匀后，再经双螺杆挤出机共混挤出，液体阻燃剂从中间液体注入口加入，双螺杆挤出机温度设置为240～280℃，螺杆转速设置为350～500rpm，冷却，切粒，制得聚苯醚复合材料。

本发明取得了以下有益效果：

1、本发明是以PPE和PS为基体材料，通过添加适量的阻燃剂和增韧剂，在相容剂的作用下，制得的聚苯醚复合材料的耐漏电起痕性能CTI≥600V，阻燃效果达到UL94 1.6mm V-0等级，并且还具有极佳的机械性能，达到超韧水平，即缺口冲击强度可达到512.5J/m，解决了现有技术的耐漏电起痕性能低、成本高和易开裂等不足，延长了材料的使用寿命，完全属于绿色环保合金材料，其各项性能也完全满足光伏连接器的使用要求。

2、本发明采用的抗静电母粒具有抗静电效果持久，并且与本发明的聚苯醚基复合材料有很好的相容性，其加入到本发明中，大大提高了本发明的抗静电性能，使聚苯醚复合材料的表面电阻率可以达到10⁷-10⁹Ω，并且保证聚苯醚复合材料的综合力学性能较高，同时还能保证具有优异的耐漏电起痕性能。

3、本发明的抗静电母粒的抗静电效果好，耐热性性优良，成本较低，与聚苯醚树脂有较好的相容性，能广泛应用于改性聚苯醚树脂，具有优异的机械性能。

具体实施方式

1、本发明提供了一种应用于光伏连接器的初始聚苯醚复合材料，是由以下原料组成：聚苯醚树脂，聚苯乙烯树脂，增韧剂，相容剂，阻燃剂 ，抗氧剂 ，润滑剂 。

本发明的:

增韧剂SEBS为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物树脂类弹性体，SEBS具有优异的耐老化性能，既具有可塑性，又具有高弹性，无需硫化即可加工使用，边角料可重使用，广泛用于生产高档弹性体、塑料改性、具有良好的耐候性、耐热性、耐压缩变形性和优异的力学性能。本发明加入增韧剂SEBS能更好的与PPE、PS共混，并与阻燃剂、相容剂等配合使用，显著提高了本发明的流动性和抗冲击性能。

聚苯醚树脂为聚（2, 6-二甲基苯）醚与2, 3, 6-三甲基苯酚的共聚树脂，或2, 6-二甲基苯酚与2, 3, 6-三甲基苯酚的共聚树脂中的任意一种；该聚苯醚树脂的特性粘度0.3-0.6dl/g。

本发明中使用的聚苯乙烯树脂为聚苯乙烯共聚物或聚苯乙烯均聚物中的一种。

相容剂为SEBS-MAH或SBS-MAH中任意一种。该相容剂的添加，显著提高了聚苯醚复合材料中各组分间的相容性，使本发明在加工过程中的流动性好，易成型加工，成型品尺寸稳定性好，解决了本发明易开裂问题，使本发明获得优异的力学性能。本发明使用适当配比的增韧剂和相容剂进行组合，能够获得极佳的力学强度和韧性，并且还可使耐漏电起痕性能CTI达到600V及以上。

阻燃剂为阻燃剂BDP、阻燃剂RDP或 阻燃剂TPP中的任意一种或多种。本发明使用阻燃剂为磷系阻燃剂，为无卤阻燃剂，且使用本发明的优选阻燃剂，其阻燃效果均可达到UL94 1.6mm V-0等级。

润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、乙撑双硬脂酰胺或有机硅酮中的任意一种。

抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、β-（3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八碳醇酯（抗氧剂1076）或2, 2亚甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）（抗氧剂2246）中的任意一种；辅助抗氧剂包括亚磷酸三（壬基苯基）酯（抗氧剂TNP）或亚磷酸三（2, 4-二叔丁基苯基）酯（抗氧剂168）中的任意一种。

将经双螺杆挤出机制得的初始聚苯醚复合材料在250-290℃的注塑机中注塑成型，制备出拉伸、弯曲、冲击、阻燃样条样品，按ASTM国标标准对样条样品进行性能测试，性能测试结果见表1。

熔融指数参照ISO 1133标准规定进行测试，280℃, 5Kg；

拉伸强度参照ASTM D638标准规定进行测试；

弯曲强度参照ASTM D790标准规定进行测试；

缺口冲击强度参照ASTM D256标准规定进行测试；

热变形温度参照ASTM D648标准规定进行测试；

阻燃性参照UL-94标准测试；

测试样条样品在测试前,先在常温23±2℃，相对湿度50±10%的环境中放置48小时。

CTI参照IEC-60112进行测试，样品至少2cm×2cm，厚度大于3mm，选择0.1%的无水氯化铵作为电解液，校准电流为1.0A。

       表1 聚苯醚复合材料的性能测试结果

从表1的试验检测结果可以看出，将PPE和PS的配比进行调控，可获得的CTI值越大；当增韧剂和相容剂的含量太少，或者仅加入增韧剂或相容剂，本发明的力学强度影响不大，当增韧剂和相容剂的含量增加，且配比进行适当的调整，大大提高了本发明的缺口冲击强度和CTI值，使本发明具有优异的韧性和耐漏电起痕性能，其耐漏电起痕性能CTI大于等于600V，阻燃效果达到UL94 1.6mm V-0等级。(具体实际案例此处不做详细说明）。

2、本发明的聚苯醚复合材料的原料中还包括有抗静电母粒。

抗静电母粒是由以下原料组成：聚苯醚树脂、LBA-OPP-St共聚物、 滑石粉、亚磷酸酯和有机锡热稳定剂。其制备方法为：将称取的各组分原料混合均匀后，再经双螺杆挤出机共混挤出，双螺杆挤出机温度设置为240～280℃，螺杆转速设置为350～500rpm，冷却，切粒，制得抗静电母粒。

本发明中采用滑石粉作为抗静电母粒中助剂，其与LBA-OPP-St共聚物配合使用，保证了聚苯醚复合材料具有优异的抗静电性的同时，还能保证其有优异的耐漏电起痕性能。

下面结合具体实施例对抗静电母粒及其加入抗静电母粒的聚苯醚复合材料予以说明。

抗静电母粒的制备方法为：按重量份数称取原料：聚苯醚树脂、LBA-OPP-St共聚物、滑石粉、亚磷酸酯和有机锡热稳定剂，将称取的原料放入高速混合机内混合2～5分钟，出料，再经双螺杆挤出机共混挤出，双螺杆挤出机温度设置为240～280℃，螺杆转速设置为400rpm，冷却，切粒，制得抗静电母粒。

其中LBA-OPP-St共聚物的制备方法不做详细说明；

将制得的抗静电母粒采用国标GB/T 1410-2006测试其表面电阻率，测试结果见表2。

      表2的抗静电母粒表面电阻率测试结果

  从表2的试验结果看出，本发明抗静电母粒具有优异的抗静电性，表面电阻率为10³～10⁶。

    3、将制得的抗静电母粒加入到聚苯醚复合材料的配方中，获得了具有抗静电性的耐漏电起痕聚苯醚复合材料。

将经双螺杆挤出机制得的聚苯醚复合材料在250-290℃的注塑机中注塑成型，制备出拉伸、弯曲、冲击、阻燃、抗静电样条样品，按国标标准对样条样品进行性能测试，性能测试结果见表3。

       表3 制得的聚苯醚复合材料的性能测试结果

    从表3的试验检测结果可以看出，本发明加入抗静电母粒后，显著提高了聚苯醚复合材料的抗静电性，还能保证其具有优异的韧性和耐漏电起痕性能，其耐漏电起痕性能CTI大于等于600V，表面电阻率可达10⁷Ω，并且还具有优异的力学强度、热稳定

性和阻燃性能。