CN103013100A - 用于led灯的尼龙塑料原料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于LED灯的尼龙塑料原料，包含有20~55%聚酰胺，还含有35~65%氢氧化镁、1~20%二氧化钛、1~25%相容剂、1~10%抗氧剂及1~15%加工助剂，这种高导热、高散热、耐高温、耐老化、高强度、阻燃的用于LED灯的尼龙塑料原料，可广泛应用在LED、电子电器、汽车尾管等领域，加工更经济，成型周期短，完全绝缘更安全，质轻便捷，生产更节能更环保，循环再利用成本低、无污染，结构设计灵活性大，与其他塑胶材质的衔接性更好，可任意调颜色无需表面处理，生产效率高可直接为工厂降低成本。本发明还公开了以上所述的用于LED灯的尼龙塑料原料的制备方法，通过高速混合机搅拌均匀，搅拌混合；将混合好的原料放入双螺杆挤出机，挤出造粒。

Description

用于LED灯的尼龙塑料原料及其制备方法
技术领域
本发明属于导热尼龙材料领域，尤其涉及一种用于LED灯的尼龙塑料原料及其制备方法。
背景技术
聚酰胺俗称尼龙（Nylon），英文名称Polyamide（简称PA），是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称。包括脂肪族PA。其中，脂肪族PA品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定。
尼龙中的主要品种是尼龙6和尼龙66，占绝对主导地位，尼龙6为聚己内酰胺，而尼龙66为聚己二酸己二胺。尼龙66比尼龙6要硬12％，理论上说，硬度越高，脆性越大，从而越容易断裂。本发明选择尼龙6为载体符合高填充改性的要求，且各方面的性能均比较优秀。
尼龙是一种常见的工程塑料，广泛应用于电子电气、家用电器、机电工业、汽车电器等领域。尼龙导热塑料其优异性在LED应用领域尤为突出，导热塑料替代铝材是塑料行业的一次大胆的飞跃，同时也是一个趋势。
本发明针对上述情况，在LED应用领域对尼龙导热塑料进行深入研究，研发了一种性能尤为突出的用于LED灯的尼龙塑料原料。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种高导热、高散热、耐高温、耐老化、高强度、阻燃的，可广泛应用在LED、电子电器、汽车尾管等领域的用于LED灯的尼龙塑料原料。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：用于LED灯的尼龙塑料原料，包含有聚酰胺，还含有氢氧化镁、二氧化钛、相容剂、抗氧剂及加工助剂，且各组分的含量为：
聚酰胺      20~55%
氢氧化镁    35~65%
二氧化钛    1~20%
相容剂      1~25%
抗氧剂      1~10%
加工助剂    1~15%。
其中, 氢氧化镁为一种新型的、无机填充型阻燃剂。氢氧化镁在受热时（340-390度）发生分解吸收燃烧物表面热量到阻燃作用，同时释放出大量水分稀释燃物表面的氧气，分解生成的活性氧化镁附着于可燃物表面又进一步阻止了燃烧的进行。氢氧化镁在整个阻燃过程中不但没有任何的有害物质产生，而且其分解的产物在阻燃的同时还能够大量吸收橡胶、塑料等高分子燃烧所产生的有害气体和烟雾，活性氢氧化镁不断吸收未完全燃烧的熔化残留物，从使燃烧很快停止的同时消除烟雾、阻止熔滴，是一种新兴的环保型无机阻燃剂。
氢氧化镁是目前应用的最广泛的水合金属氧化物阻燃剂，亦可作为填充阻燃剂（属于热稳定性好的物质），之所以氢氧化镁能够得到广泛应用是因为这种水合金属氧化物不产生二次污染，热稳定性能非常好，并且同其他阻燃剂的协同效果好，无毒，无腐蚀，不挥发，不产生毒气，价格低廉，来源广泛。已经被人们誉为无公害阻燃剂。同时，氢氧化镁也是集阻燃、抑烟、填充三大功能为一体的阻燃剂。
通常的改性方法包括偶联剂法，表面活性剂法，微胶囊化法，超细化法，经过特殊制备工艺处理和表面改性完成。 对氢氧化镁进行表面处理的理论和工艺（也叫做对氢氧化镁进行改性处理、或者是对氢氧化镁进行活化处理）。改性后的氢氧化镁与聚合物的分散性，相容性、流动性、加工性能、耐候性、热稳定性、阻燃性能更好。
氢氧化镁除了单独作为阻燃剂使用；同时也能与其它阻燃剂混合使用，且阻燃效果更佳。氢氧化镁单独使用时阻燃效果很低，使用时的添加量需要在40%以上时才具有较好的阻燃效果，将氢氧化镁表面处理后与其他阻燃剂混合使用，组成复合的阻燃体系，减少对氢氧化镁的用量，提高阻燃效果，同时也提高了制品的力学性能。氢氧化镁与其它阻燃剂混合使用增强阻燃效果，通常称作氢氧化镁阻燃剂协同增效复合化法，包括氢氧化镁与红磷、氢氧化镁与氮系阻燃剂混合使用通过协同效应增强阻燃剂的性能，当氢氧化镁与红磷、氢氧化镁与氮系阻燃剂混合使用的添加量达到50%时阻燃协同效应最佳，且热稳定性、相容性、加工性能更好。氢氧化镁与红磷、氢氧化镁与氮系两种阻燃剂的混合使用比例为：4:1，红磷阻燃剂与氮系阻燃剂的混合添加量为1~20%，具体的添加量根据制品的性能要求而定。
二氧化钛具有优良的稳定性，分散性和耐候性，有良好的遮盖能力，良好的紫外屏蔽性能，具有半导体的性能，优良的电学性能。另经过特殊的有机处理的纳米二氧化钛，在粉体表面形成一层致密的有机硅膜，粉体的分散性能得到了改善，能与油性体系有良好的亲和性，并且极易在油漆和油墨中分散，可以明显提高产品的抗老化性和力学性能，性价比更高。
作为本发明的进一步改进，聚酰胺为聚酰胺6，即尼龙6，又称PA6。
作为本发明的进一步改进，相容剂为马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝EPDM、马来酸酐接枝SEBS、马来酸酐接枝苯乙烯-辛烯共聚物的一种或几种的混合物。
作为本发明的进一步改进，抗氧剂为复合抗氧剂和硬脂酸类润滑剂的混合物。
抗氧化剂能阻断、抑制或延缓聚合物氧化或自动氧化过程的物质。包括自由基抑制剂(自由基捕捉剂)和过氧化物分解剂等。理想抗氧剂应具备以下条件：应具有高的抗氧化能力：与树脂的相容性好，不析出；加工性能良好．在高聚物的加工温度下不挥发、不分解；耐抽出性好，不溶于水和油中；本身颜色最好为无色或浅色．以不污染制品；无毒或低毒；价格低廉。事实上，任何一种抗氧剂都不能完全满足这些条件，因此，实际使用中常根据工程塑料的种类、用途和加工方法，利用各种助剂之长，配合使用，以生产协同效应。
作为本发明的进一步改进，复合抗氧剂为受阻酚类的抗氧化剂264、抗氧化剂1010、抗氧化剂1076、抗氧化剂1098、抗氧化剂330、抗氧化剂CA与亚磷酸酯类的抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂618、抗氧剂619F、硫代酯类的抗氧剂DLTDP、抗氧剂DSTDP、紫外线吸收剂BAD、紫外线吸收剂UV-P、紫外线吸收剂UV-326、紫外线吸收剂UV-327的一种或几种的混合物，含量为1~60‰。
复合抗氧剂协同机理：以酚类抗氧剂为主抗氧剂添加亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂、紫外线吸收剂的一种或几种为辅助抗氧剂并用达到协同增效，具有长期耐热老化，耐氧老化，耐气候老化和颜色稳定性，紫外光稳定性，热稳定性。从而大大提高了尼龙导热塑料制品的使用寿命。
复合抗氧剂应用于高达150℃，具有有效的加工稳定性，为浅色聚合物提供长期保护，能抵抗黄变和降解；加工过程中低挥发性，且有优秀的兼容性，可萃取性低。 
作为本发明的进一步改进，作为本发明的进一步改进，硬脂酸类润滑剂为硬脂酸钙，含量为1~60‰。
作为本发明的进一步改进，加工助剂为偶联剂、润滑分散剂及PE蜡。
作为本发明的进一步改进，偶联剂为硅烷类偶联剂，或其与钛酸酯类偶联剂的混合物，含量为1~35‰。
偶联剂是一类具有两不同性质官能团的物质，其分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团，一个是亲无机物的基团，易与无机物表面起化学反应；另一个是亲有机物的基团，能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。增强塑料中，能提高树脂和增强材料界面结合力的化学物质；在树脂基体与增强材料的界面上，促进或建立较强结合的物质；偶联剂可施于增强材料上或加入树脂中，或两者给合。
作为本发明的进一步改进，润滑分散剂为乙撑双硬脂酰胺，含量为1~35‰，PE蜡为聚乙烯蜡，含量为1~35‰。
乙撑双硬脂酰胺英文名称缩写为EBS，化学名称：N,N’－ 乙撑双硬脂酰胺，是一种高熔点的合成蜡，两极键保持高度均衡，其固有的结构发挥独特的相容性和溶解性，作为大部分热固性，热塑性塑料的内润滑剂和外润滑剂，是良好的颜料分散剂，可使操作顺利进行，提高最终产品的质量。
本发明的另一个目的在于：提供一种以上所述的用于LED灯的尼龙塑料原料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将聚酰胺放入干燥箱内100℃~120℃干燥4-6小时；
第二步，按配比，将聚酰胺、氢氧化镁、二氧化钛、相容剂、抗氧剂及加工助剂放入高速混合机搅拌均匀，搅拌转速600r/min，混合时间120~180秒；
第三步，将混合好的原料放入双螺杆挤出机，在220℃~290℃挤出造粒。
本发明的有益效果在于：本发明以聚酰胺为载体，通过与氢氧化镁、二氧化钛、相容剂、抗氧剂及加工助剂等组分混合后经过双螺杆熔融共混挤出工艺制备而成，使本发明具有优异的导热、散热性能和耐高温、耐老化性能；同时，加工更经济，成型周期短，完全绝缘更安全，质轻便捷，生产更节能更环保，循环再利用成本低、无污染，结构设计灵活性大，与其他塑胶材质的衔接性更好，可任意调颜色无需表面处理，生产效率高可直接为工厂降低成本，可为大订单交货期长解决后顾之忧，此外导热塑料的耐老化性能也非常好，在长期的高温下塑料材料容易发生热氧降解反应，加入高效复合抗氧剂可以保持材料的优良性能，延长使用寿命，在长期的高温下使用，导热塑料球泡灯的使用寿命为40000小时，导热系数高，板间是2.1W/（M·K），板内是18W/（M·K），当产品的散热结构设计更偏向散热功能时，其散热效果可与铝基板媲美，且更显得有优势，球泡灯的功率可做到12W-20W，另尼龙导热塑料散热片、散热器，在长期高温工作的各种汽车配件、家电，也能体现其优异的散热性能，长期使用温度在120℃以上。
具体实施方式
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清晰明了，对其进一步详细说明。
实施例1：按重量份计，称取31份聚酰胺，将聚酰胺放入干燥箱内100℃干燥3-4小时；再称取46份氢氧化镁、7份二氧化钛、6.5份相容剂、2份抗氧剂（1份复合抗氧剂和1份硬脂酸类润滑剂）、7.5份加工助剂（4.5份偶联剂、1.5份润滑分散剂及1.5份PE蜡），放入高速混合机搅拌均匀，搅拌转速600r/min，混合时间120秒；将混合好的原料放入双螺杆挤出机，在220℃-285℃挤出造粒。 
实施例2：按重量份计，称取29份聚酰胺，将聚酰胺放入干燥箱内110℃干燥3-5小时；再称取50份氢氧化镁、6份二氧化钛、6份相容剂、1份抗氧剂（0.6份复合抗氧剂和0.4份硬脂酸类润滑剂）、8份加工助剂（5.8份偶联剂、1份润滑分散剂及1.2份PE蜡），放入高速混合机搅拌均匀，搅拌转速600r/min，混合时间160秒；将混合好的原料放入双螺杆挤出机，在230℃-280℃挤出造粒。 
实施例3：按重量份计，称取33份聚酰胺，将聚酰胺放入干燥箱内100℃干燥4-6小时；再称取42份氢氧化镁、9份二氧化钛、7.5份相容剂、1.5份抗氧剂（0.8份复合抗氧剂和0.7份硬脂酸类润滑剂）、7份加工助剂（5份偶联剂、1份润滑分散剂及1份PE蜡），放入高速混合机搅拌均匀，搅拌转速600r/min，混合时间140秒；将混合好的原料放入双螺杆挤出机，在220℃-275℃挤出造粒。 
实施例4：按重量份计，称取40份聚酰胺，将聚酰胺放入干燥箱内105℃干燥3-5小时；再称取40份氢氧化镁、8份二氧化钛、4份相容剂、2份抗氧剂（1.2份复合抗氧剂和0.8份硬脂酸类润滑剂）、6份加工助剂（4份偶联剂、1.5份润滑分散剂及0.5份PE蜡），放入高速混合机搅拌均匀，搅拌转速600r/min，混合时间140秒；将混合好的原料放入双螺杆挤出机，在220℃-270℃挤出造粒。
实施例5：按重量份计，称取35份聚酰胺，将聚酰胺放入干燥箱内120℃干燥4-6小时；再称取48份氢氧化镁、4份二氧化钛、5.8份相容剂、2.2份抗氧剂（1.1份复合抗氧剂和1.1份硬脂酸类润滑剂）、5份加工助剂（3.3份偶联剂、1份润滑分散剂及0.7份PE蜡），放入高速混合机搅拌均匀，搅拌转速600r/min，混合时间160秒；将混合好的原料放入双螺杆挤出机，在230℃-280℃挤出造粒。 
实施例6：按重量份计，称取23份聚酰胺，将聚酰胺放入干燥箱内110℃干燥3-4小时；再称取54份氢氧化镁、3份二氧化钛、10份相容剂、2份抗氧剂（1.5份复合抗氧剂和0.5份硬脂酸类润滑剂）、8份加工助剂（6份偶联剂、1.2份润滑分散剂及0.8份PE蜡），放入高速混合机搅拌均匀，搅拌转速600r/min，混合时间150秒；将混合好的原料放入双螺杆挤出机，在230℃-295℃挤出造粒。 
实施例7：按重量份计，称取44份聚酰胺，将聚酰胺放入干燥箱内115℃干燥3-4小时；再称取40份氢氧化镁、6.5份二氧化钛、3.5份相容剂、1份抗氧剂（0.5份复合抗氧剂和0.5份硬脂酸类润滑剂）、5份加工助剂（3.5份偶联剂、1份润滑分散剂及0.5份PE蜡），放入高速混合机搅拌均匀，搅拌转速600r/min，混合时间180秒；将混合好的原料放入双螺杆挤出机，在220℃-280℃挤出造粒。
实施例8：按重量份计，称取27份聚酰胺，将聚酰胺放入干燥箱内100℃干燥4-6小时；再称取44份氢氧化镁、13份二氧化钛、8份相容剂、1.5份抗氧剂（0.8份复合抗氧剂和0.7份硬脂酸类润滑剂）、6.5份加工助剂（5份偶联剂、1份润滑分散剂及0.5份PE蜡），放入高速混合机搅拌均匀，搅拌转速600r/min，混合时间160秒；将混合好的原料放入双螺杆挤出机，在230℃-295℃挤出造粒。
实施例9：按重量份计，称取50份聚酰胺，将聚酰胺放入干燥箱内110℃干燥4-6小时；再称取35份氢氧化镁、7份二氧化钛、3份相容剂、1.5份抗氧剂（0.9份复合抗氧剂和0.6份硬脂酸类润滑剂）、3.5份加工助剂（2份偶联剂、1份润滑分散剂及0.5份PE蜡），放入高速混合机搅拌均匀，搅拌转速600r/min，混合时间140秒；将混合好的原料放入双螺杆挤出机，在220℃-275℃挤出造粒。
实施例10：按重量份计，称取20份聚酰胺，将聚酰胺放入干燥箱内120℃干燥3-4小时；再称取58份氢氧化镁、1份二氧化钛、14.5份相容剂、1份抗氧剂（0.5份复合抗氧剂和0.5份硬脂酸类润滑剂）、5.5份加工助剂（4份偶联剂、1份润滑分散剂及0.5份PE蜡），放入高速混合机搅拌均匀，搅拌转速600r/min，混合时间140秒；将混合好的原料放入双螺杆挤出机，在230℃-290℃挤出造粒。 
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.用于LED灯的尼龙塑料原料，包含有聚酰胺，其特征在于，还含有氢氧化镁、二氧化钛、相容剂、抗氧剂及加工助剂，且各组分的含量为：
聚酰胺      20~55%
氢氧化镁    35~65%
二氧化钛    1~20%
相容剂      1~25%
抗氧剂      1~10%
加工助剂    1~15%。
2.根据权利要求1所述的用于LED灯的尼龙塑料原料，其特征在于：所述聚酰胺为聚酰胺6。
3.根据权利要求1所述的用于LED灯的尼龙塑料原料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝EPDM、马来酸酐接枝SEBS、马来酸酐接枝苯乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的用于LED灯的尼龙塑料原料，其特征在于：所述抗氧剂为复合抗氧剂和硬脂酸类润滑剂的混合物。
5.根据权利要求4所述的用于LED灯的尼龙塑料原料，其特征在于：所述复合抗氧剂为受阻酚类的抗氧化剂264、抗氧化剂1010、抗氧化剂1076、抗氧化剂1098、抗氧化剂330、抗氧化剂CA与亚磷酸酯类的抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂618、抗氧剂619F、硫代酯类的抗氧剂DLTDP、抗氧剂DSTDP、紫外线吸收剂BAD、紫外线吸收剂UV-P、紫外线吸收剂UV-326、紫外线吸收剂UV-327中的一种或几种的混合物，含量为1~60‰。
6.根据权利要求4所述的用于LED灯的尼龙塑料原料，其特征在于：所述硬脂酸类润滑剂为硬脂酸钙，含量为1~60‰。
7.根据权利要求1所述的用于LED灯的尼龙塑料原料，其特征在于：所述加工助剂为偶联剂、润滑分散剂及PE蜡。
8.根据权利要求7所述的用于LED灯的尼龙塑料原料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷类偶联剂，或其与钛酸酯类偶联剂的混合物，含量为1~35‰。
9.根据权利要求7所述的用于LED灯的尼龙塑料原料，其特征在于：所述润滑分散剂为乙撑双硬脂酰胺，含量为1~35‰;所述PE蜡为聚乙烯蜡，含量为1~35‰。
10.一种权利要求1-9任意一项所述的用于LED灯的尼龙塑料原料的制备方法，包括以下步骤：第一步，将聚酰胺放入干燥箱内100℃~120℃干燥4-6小时；第二步，按配比，将聚酰胺、氢氧化镁、二氧化钛、相容剂、抗氧剂及加工助剂放入高速混合机搅拌均匀，搅拌转速600r/min，混合时间120~180秒；第三步，将混合好的原料放入双螺杆挤出机，在220℃~290℃挤出造粒。
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