高導(dǎo)熱阻燃尼龍復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種高導(dǎo)熱阻燃尼龍復(fù)合材料及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多領(lǐng)域?qū)Σ牧系膶?dǎo)熱性能提出了較高的要 求，特別是L邸領(lǐng)域中的忍片封裝和燈具設(shè)計(jì)應(yīng)用，需要通過導(dǎo)熱材料來(lái)釋放L邸所產(chǎn)生的 熱量。目前市場(chǎng)上L邸照明產(chǎn)品采用的散熱器幾乎全部為金屬材料或陶瓷材料，但是金屬 產(chǎn)品比重大、成型工序多（如壓鑄侶：需要經(jīng)誘鑄、壓鑄、打磨、拋光、鍛儀、氮化的一系列工 藝）、成型周期長(zhǎng)、設(shè)備占據(jù)空間大；陶瓷產(chǎn)品則成型工藝更加復(fù)雜，外形單一且大規(guī)模自 動(dòng)化生產(chǎn)不易實(shí)現(xiàn)，成本也相對(duì)更高。與運(yùn)常用的兩種材料相比，采用有機(jī)導(dǎo)熱塑料具有輕 量化、設(shè)計(jì)自由度高、能耗小、污染小、大規(guī)模生產(chǎn)程度高等優(yōu)勢(shì)。
[0003] 產(chǎn)量居工程塑料首位的尼龍，由于具有優(yōu)良的力學(xué)性能和較好的電性能，又具有 耐磨、耐油、耐溶劑、自潤(rùn)滑、耐腐蝕及良好的加工性能等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于汽車、電子 電器、機(jī)械、電氣、兵器等領(lǐng)域。但尼龍的導(dǎo)熱系數(shù)一般為0.2抓(m-K) 1，運(yùn)限制了其在散 熱、導(dǎo)熱等領(lǐng)域的應(yīng)用，將尼龍改性制備成導(dǎo)熱材料，進(jìn)一步拓寬了尼龍的應(yīng)用范圍。目前， 導(dǎo)熱尼龍普遍存在導(dǎo)熱填料與尼龍相容性和分散性欠佳、導(dǎo)熱性能欠佳、填充量過大、密度 偏大、加工性能欠佳等不足。為改善導(dǎo)熱填料與尼龍相容性和分散性欠佳的問題，國(guó)內(nèi)公開 了一種尼龍，其是將尼龍溶解在溶劑中，再將導(dǎo)熱填料加入到尼龍溶解液充分混合，然后加 熱除去溶劑，經(jīng)粉碎得到改性的導(dǎo)熱填料。該尼龍存在W下不足：①尼龍?jiān)谌軇┤芙獾倪^程 中伴隨著尼龍的降解，產(chǎn)生小分子物質(zhì)，將會(huì)影響導(dǎo)熱尼龍的外觀和性能；②工序復(fù)雜，不 利于工業(yè)化；③溶劑屬于有毒或不安全物質(zhì)；④導(dǎo)熱填料為親水的，與尼龍相容性有待提 高。國(guó)內(nèi)公開了另一采用原位合成的方法在導(dǎo)熱填料如石墨締等填料表面合成尼龍，該方 法工序復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，不利于工業(yè)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種高導(dǎo)熱阻燃尼龍復(fù)合 材料及其制備方法，W解決現(xiàn)有導(dǎo)熱尼龍材料存在的導(dǎo)熱填料與尼龍相容性、分散和導(dǎo)熱 性能欠佳、填充量過大、密度偏大、工序復(fù)雜等技術(shù)問題。 陽(yáng)〇化]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的一方面，提供了一種高導(dǎo)熱阻燃尼龍復(fù)合材料。 該高導(dǎo)熱阻燃尼龍復(fù)合材料包含W下重量份的組分：
[0006] 尼龍 30-60紛 尼丸6 5-10紛 碳類微納米導(dǎo)熱填料 10-30份 金屬類微納米導(dǎo)熱填料 10-30粉 非金屬非碳類微納米導(dǎo)熱填料 10-30份 阻燃劑 5-15份 相容劑 0.5-2紛 抗氧劑 0.5-1份 潤(rùn)滑劑 0.5-1份 么粉 0~3巧。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種高導(dǎo)熱阻燃尼龍復(fù)合材料的制備方法。該方法 包括W下步驟：
[0008]按照上述本發(fā)明高導(dǎo)熱阻燃尼龍復(fù)合材料的組分稱取各組分原料；
[0009] 將所述碳類微納米導(dǎo)熱填料、金屬類微納米導(dǎo)熱填料、非金屬非碳類微納米導(dǎo)熱 填料和相容劑在80-150°C混合1-lOmin，然后加入尼龍6,升溫至215-230°c混合1-lOmin， 得到第一混合物；
[0010] 將所述第一混合物與尼龍粉、阻燃劑、助劑和色粉混合，得到第二混合物；
[0011] 將所述第二混合物于230~300°C烙融擠出。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述本發(fā)明高導(dǎo)熱阻燃尼龍復(fù)合材料采用碳類微納米導(dǎo)熱填 料、金屬類微納米導(dǎo)熱填料和非金屬非碳類微納米導(dǎo)熱填料復(fù)配，構(gòu)成復(fù)合微納米導(dǎo)熱填 料，在尼龍基體材料中形成熱量的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，能降低填料的填充量；同時(shí)利用復(fù)合微納米導(dǎo) 熱填料高導(dǎo)熱性能、特殊形貌、納米效應(yīng)提高了導(dǎo)熱填料與尼龍組分間的相容性，并使得該 復(fù)合微納米導(dǎo)熱填料容易分散和加工，有效降低了復(fù)合微納米導(dǎo)熱填料的使用量，賦予本 發(fā)明高導(dǎo)熱阻燃尼龍復(fù)合材料高導(dǎo)熱性能，同時(shí)密度小，性能穩(wěn)定。
[0013]上述高導(dǎo)熱阻燃尼龍復(fù)合材料制備方法先采用相容劑對(duì)復(fù)合微納米導(dǎo)熱填料進(jìn) 行改性，使高活性的微納米導(dǎo)熱填料由親水變成親油，提高與尼龍的相容性；接著烙融的尼 龍對(duì)復(fù)合微納米導(dǎo)熱填料的表面進(jìn)行包覆，進(jìn)一步提高與尼龍的相容性，最后烙融擠出后， 使得復(fù)合微納米導(dǎo)熱填料能夠在尼龍基材中高度分散，并形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，有效降低了復(fù)合 微納米導(dǎo)熱填料的添加量，提高了高導(dǎo)熱阻燃尼龍復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，降低了其密度。另 夕F，該方法工藝簡(jiǎn)單，條件易控，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0015] 下文中的重量份可W表示本領(lǐng)域常規(guī)的單位計(jì)量，如千克、克等，也可W表示的是 各組分之間的比例，如質(zhì)量或重量比等。
[0016] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種具有分散性佳、導(dǎo)熱性能高、填充量小、密度小、加工性能 佳等優(yōu)點(diǎn)的高導(dǎo)熱阻燃尼龍復(fù)合材料。在一實(shí)施例中，該高導(dǎo)熱阻燃尼龍復(fù)合材料包含W 下重量份的組分：
[0017] 尼龍 30-60份 尼化6 5-10份 碳類微納米導(dǎo)熱填料 10-30仿 金屬類徵納米導(dǎo)熱填料 10-30份 非金屬非碳類徵納米導(dǎo)熱壤料 10-30份 阻燃劑 5-15份 相容劑 0.5-2份 抗氧劑 0.5-1份 潤(rùn)滑劑 0.5-1份 色粉 0一份。
[0018] 其中，尼龍作為基料組分，在一實(shí)施例中，該尼龍可W選用尼龍6、尼龍66、尼龍 11，尼龍12,尼龍610,尼龍612、尼龍1010、尼龍46、尼龍7、尼龍9、尼龍13、尼龍61、尼龍 9T中的至少一種。
[0019] 在一些具體實(shí)施例中，該尼龍的含量可W是30份、32份、35份、36份、40份、42份、 45份、46份、50份、53份、55份、57份、60份等重量份。
[0020] 在另一些具體實(shí)施例中，上述尼龍6的含量可W是5份、6份、7份、8份、9份、10份 等重量份。
[0021] 上述碳類微納米導(dǎo)熱填料、金屬類微納米導(dǎo)熱填料和非金屬非碳類微納米導(dǎo)熱填 料構(gòu)成復(fù)合微納米導(dǎo)熱填料，該復(fù)合微納米導(dǎo)熱填料不僅能與尼龍組分間具有高的相容 性，增強(qiáng)其在尼龍組分中的分散性，而且還能降低其添加量，并提高本發(fā)明實(shí)施例高導(dǎo)熱阻 燃尼龍復(fù)合材料導(dǎo)熱性，降低本發(fā)明實(shí)施例高導(dǎo)熱阻燃尼龍復(fù)合材料的密度。
[0022] 因此，在一實(shí)施例中，該碳類微納米導(dǎo)熱填料為碳納米管、石墨締、微納米鱗片石 墨、微納米膨脹石墨中的至少一種。在進(jìn)一步實(shí)施例中，該碳納米管的直徑為2-200nm。在 另一實(shí)施例中，該石墨締徑厚比為1000-9000。在又一實(shí)施例中，微納米鱗片石墨和/或微 納米膨脹石墨的粒徑為lOnm-20ym。
[0023] 在一些具體實(shí)施例中，上述碳類微納米導(dǎo)熱填料的含量可W是10份、12份、15份、 18份、20份、23份、25份、27份、30份等重量份。
[0024] 在一實(shí)施例中，上述金屬類微納米導(dǎo)熱填料選用微納米金屬纖維、微納米金屬片、 纖維狀微納米金屬?gòu)?fù)合物、片狀微納米金屬?gòu)?fù)合物中的至少一種。
[00巧]在具體實(shí)施例中，上述金屬類微納米導(dǎo)熱填料中的金屬可W為銀、侶、銅、金、儀、 錫、合金中的至少一種。
[00%]在另一實(shí)施例中，上述微納米金屬?gòu)?fù)合物為通過負(fù)載、包覆、電鍛、化學(xué)鍛等方式 將金屬結(jié)合在纖維狀微納米礦物或片狀微納米礦物的表面形成的復(fù)合物，其中，所述微納 米礦物包括微納米鐵酸鐘晶須或纖維、氧微納米化鐵晶須或纖維、微納米氧化鋒晶須或纖 維、微納米氧化侶晶須或纖維、微納米氧化儀晶須或纖維、微納米碳化娃晶須或纖維、凹凸 棒石、蒙脫±、微納米滑石粉、微納米云母粉中的至少一種。
[0027] 在具體實(shí)施例中，控制所述纖維