CN104610738A - 一种高性能散热复合材料 - Google Patents

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张彦兵
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Abstract

本发明公开了一种高性能散热复合材料，是由尼龙66 65~71份、氮化硼1~3份、氧化铝10~30份、碳纳米管38~70份、玻璃微球1~7份、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂7~10份、抗氧剂1076 3份、马来酸酐-丙烯酸共聚物0.1~0.5份制成。本发明利用了由氮化硼、氧化铝、碳纳米管组成的复合导热剂，复合导热剂中、球状、纤维状填料粒子构成了一种具有多个传热表面的立体结构网络，具有优异的传热性能，该复合导热剂与尼龙66进行复合，提高基体材料传热散热性能；偶联剂提高了尼龙66与复合导热剂、助剂的相容性，进一步提升了材料的力学性能。

Description

一种高性能散热复合材料
技术领域
本发明涉及一种高分子材料，具体是一种高性能散热复合材料，属于高分子材料技术领域。
背景技术
LED作为一种绿色光源，目前已得到了广泛的应用。在LED灯具加工制造领域，LED灯外壳若散热不良容易导致电源损坏、光衰加快、寿命减短等问题。LED灯具散热外壳材料的散热性能始终是LED照明系统性能提升的重中之重。为了保证LED灯的使用寿命，LED散热外壳用导热复合材料要求具有较高的导热系数、良好的力学性能及加工性能。
目前，传统的灯具外壳散热材料包括铝材、塑料和陶瓷三种，铝材导热好，但因导电特性其安全性较差；塑料质轻、易加工成型、价格低廉且绝缘性能好，但导热及膨胀系数却比较低；陶瓷兼具前两者的绝缘和散热优点，但陶瓷易碎、加工成本高。用于制备LED灯外壳的聚己内酰胺（PA6，又叫尼龙）是一种具有机械强度高，韧性好、耐油、耐弱酸碱等优良综合性能的工程塑料聚己内酰胺（PA6）。尼龙属于绝缘体，其表面电阻高于1016Ω，抗静电性能差，在应用过程中容易积累电荷产生静电，静电的产生带来了许多麻烦，如静电放电，其通过放电辐射、静电感应、电磁感应和传导耦合等途径危害电子设备，使得设备产生各种的故障，缩短使用寿命。尼龙的导热系数一般为0.25W/（m·k），这也限制了其在有散热、导热需求领域的应用。
随着以塑代钢在电子电器等领域的广泛推广，尤其是LED的需求迅速扩大，对使用材料的散热性能有了更高的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能散热复合材料，本发明的技术方案如下：一种高性能散热复合材料，由以下重量份的原料：尼龙66  65~71份、氮化硼1~3份、氧化铝10~30份、碳纳米管38~70份、玻璃微球1~7份、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂7~10份、抗氧剂1076 3~5份、马来酸酐-丙烯酸共聚物0.1~0.5份组成，采用如下步骤制备：
（1）将碳纳米管在真空度为0.05MPa下干燥5min，将甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂以无水溶剂稀释至30%，然后将稀释后甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂采用喷雾的方式与干燥后的碳纳米管、氮化硼、氧化铝在高速分散机中混合，转速1000~1200r/min；
（2）将尼龙66、抗氧剂1076、马来酸酐-丙烯酸共聚物依次加高速分散搅拌机中，边搅拌边加热至100~120℃，然后转速降低至800~1000r/min，加入玻璃微球，继续升温至150~170℃，经挤出机经过塑化、共混、排气、抽真空、挤压、冷却、切粒， 即可制得，挤出机螺杆转速控制在400~600r/min。
优选的，所述的氮化硼为细度1000~3000目的六方氮化硼，氧化铝为球形氧化铝，碳纳米管为纤维状碳纳米管。
本发明所述高性能散热复合材料优选的配方可以是：由尼龙66  67份、氮化硼1份、氧化铝22份、碳纳米管59份、玻璃微球6份、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂10份、抗氧剂1076 3份、马来酸酐-丙烯酸共聚物0.3份制成。
优选的配方也可以是：所述高性能散热复合材料是由尼龙66  65份、氮化硼3份、氧化铝16份、碳纳米管66份、玻璃微球5份、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂8份、抗氧剂1076 5份、马来酸酐-丙烯酸共聚物0.2份制成。
优选的配方还可以是：所述高性能散热复合材料是由尼龙66  71份、氮化硼2份、氧化铝29份、碳纳米管38份、玻璃微球5份、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂7份、抗氧剂1076 3份、马来酸酐-丙烯酸共聚物0.5份制成。
本发明利用了由氮化硼、氧化铝、碳纳米管组成的复合导热剂，复合导热剂中、球状、纤维状填料粒子构成了一种具有多个传热表面的立体结构网络，具有优异的传热性能，该复合导热剂与尼龙66进行复合，提高基体材料传热散热性能；偶联剂提高了尼龙66与复合导热剂、助剂的相容性，进一步提升了材料的力学性能。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例为本发明的较佳实施例，仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。
实施例1  采用以下重量份的原料：尼龙66  67份、细度1000~3000目的六方氮化硼1份、球形氧化铝22份、纤维状碳纳米管59份、玻璃微球6份、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂10份、抗氧剂1076 3份、马来酸酐-丙烯酸共聚物0.3份，按如下步骤制备：
（1）将碳纳米管在真空度为0.05MPa下干燥5min，将甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂以无水溶剂稀释至30%，然后将稀释后甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂采用喷雾的方式与干燥后的碳纳米管、氮化硼、氧化铝在高速分散机中混合，转速1100r/min；
（2）将尼龙66、抗氧剂1076、马来酸酐-丙烯酸共聚物依次加高速分散搅拌机中，边搅拌边加热至110℃，然后转速降低至9000r/min，加入玻璃微球，继续升温至160℃，经挤出机经过塑化、共混、排气、抽真空、挤压、冷却、切粒， 即可制得，挤出机螺杆转速控制在500r/min。
实施例2  采用以下重量份的原料：尼龙66  65份、氮化硼3份、氧化铝16份、碳纳米管66份、玻璃微球5份、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂8份、抗氧剂1076 5份、马来酸酐-丙烯酸共聚物0.2份；按如下步骤制备：
（1）将碳纳米管在真空度为0.05MPa下干燥5min，将甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂以无水溶剂稀释至30%，然后将稀释后甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂采用喷雾的方式与干燥后的碳纳米管、氮化硼、氧化铝在高速分散机中混合，转速1200r/min；
（2）将尼龙66、抗氧剂1076、马来酸酐-丙烯酸共聚物依次加高速分散搅拌机中，边搅拌边加热至100℃，然后转速降低至1000r/min，加入玻璃微球，继续升温至150℃，经挤出机经过塑化、共混、排气、抽真空、挤压、冷却、切粒， 即可制得，挤出机螺杆转速控制在600r/min。
实施例3  采用以下重量份的原料：尼龙66  71份、氮化硼2份、氧化铝29份、碳纳米管38份、玻璃微球5份、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂7份、抗氧剂1076 3份、马来酸酐-丙烯酸共聚物 0.5份；按如下步骤制备：
（1）将碳纳米管在真空度为0.05MPa下干燥5min，将甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂以无水溶剂稀释至30%，然后将稀释后甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂采用喷雾的方式与干燥后的碳纳米管、氮化硼、氧化铝在高速分散机中混合，转速1000r/min；
（2）将尼龙66、抗氧剂1076、马来酸酐-丙烯酸共聚物依次加高速分散搅拌机中，边搅拌边加热至120℃，然后转速降低至800r/min，加入玻璃微球，继续升温至170℃，经挤出机经过塑化、共混、排气、抽真空、挤压、冷却、切粒， 即可制得，挤出机螺杆转速控制在400r/min。              

Claims (6)

1.一种高性能散热复合材料，其特征在于：由以下重量份的原料：尼龙66 65～71份、氮化硼1～3份、氧化铝10～30份、碳纳米管38～70份、玻璃微球1～7份、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂7～10份、抗氧剂1076 3份、马来酸酐-丙烯酸共聚物0.1～0.5份组成，采用如下步骤制备：
(1)将碳纳米管在真空度为0.05MPa下干燥5min，将甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂以无水溶剂稀释至30％，然后将稀释后甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂采用喷雾的方式与干燥后的碳纳米管、氮化硼、氧化铝在高速分散机中混合，转速1000～1200r/min；
(2)将尼龙66、抗氧剂1076、马来酸酐-丙烯酸共聚物依次加高速分散搅拌机中，边搅拌边加热至100～120℃，然后转速降低至800～1000r/min，加入玻璃微球，继续升温至150～170℃，经挤出机经过塑化、共混、排气、抽真空、挤压、冷却、切粒，即可制得，挤出机螺杆转速控制在400～600r/min。
2.根据权利要求1所述的高性能散热复合材料，其特征在于：所述的氮化硼为细度1000～3000目的六方氮化硼，氧化铝为球形氧化铝，碳纳米管为纤维状碳纳米管。
3.根据权利要求1所述的高性能散热复合材料，其特征在于：所述高性能散热复合材料是由尼龙66 65～71份、氮化硼1～3份、氧化铝10～30份、碳纳米管38～70份、玻璃微球1～7份、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂7～10份、抗氧剂1076 3份、马来酸酐-丙烯酸共聚物0.1～0.5份制成。
4.根据权利要求1所述的高性能散热复合材料，其特征在于：所述高性能散热复合材料是由尼龙66 67份、氮化硼1份、氧化铝22份、碳纳米管59份、玻璃微球6份、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂10份、抗氧剂1076 3份、马来酸酐-丙烯酸共聚物0.3份制成。
5.根据权利要求1所述的高性能散热复合材料，其特征在于：所述高性能散热复合材料是由尼龙66 65份、氮化硼3份、氧化铝16份、碳纳米管66份、玻璃微球5份、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂8份、抗氧剂1076 5份、马来酸酐-丙烯酸共聚物0.2份制成。
6.根据权利要求1所述的高性能散热复合材料，其特征在于：所述高性能散热复合材料是由尼龙66 71份、氮化硼2份、氧化铝29份、碳纳米管38份、玻璃微球5份、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂7份、抗氧剂1076 3份、马来酸酐-丙烯酸共聚物0.5份制成。
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