CN105038202A - 一种高性能散热尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种高性能散热尼龙复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能散热尼龙复合材料，以重量份计，包括以下组分：尼龙20-50份，BN纳米片5-10份，茶多酚2-8份，纳米氧化铝3-10份，锆英石3.5-7份，柠檬酸酯2-5份，聚丁二酸己二醇酯2-6份，抗氧剂0.2-0.8份，其他助剂0.5-1份。本发明还公开了该尼龙复合材料的制备方法。本发明提供的尼龙复合材料，散热性好，耐磨、耐高温，化学性能稳定，强度大，抗冲击、抗震性能好，且制备方法简单，对设备要求低，成本低。

Description

一种高性能散热尼龙复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子技术领域，具体的涉及一种高性能散热尼龙复合材料。
背景技术：
尼龙具有良好的机械性能、较好的柔韧性、耐磨性、耐油性、自润滑性等优良的综合性能，被广泛应用于汽车行业、电子电器工业、机械设备、建筑业等领域。由于其具有加工周期短、生产成本低、使用寿命长且产品设计自由度高等优点得到越来越广泛的应用，近年来，在导热高分子复合材料方面的应用尤为突出。
传统的提高尼龙导热性的方法是以氮化硅、氧化铝、氧化硅等作为导热无机填料，但由于其本身的导热率低，分子接触面积小，传热慢，故需要在高的添加量下才能取得较高的导热系数，然而这会影响尼龙的机械性能及加工性能。
中国专利(201310671420.8)公开了一种高导热尼龙复合材料，包括聚合物树脂基体、无机粒子导热填料、炭基导热填料、抗氧剂和加工助剂，所述无机粒子导热填料为氧化镁、氧化铝、氮化铝、氮化硼、氮化硅的一种或几种；炭基导热填料为多壁碳纳米管、天然石墨片、石墨烯颗粒中的一种或几种，该复合材料导热性好，但是绝缘性能下降，且无机填料的加入大大影响了材料的机械性能。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高性能散热尼龙复合材料，其散热性好，耐磨、耐高温，化学性能稳定，强度大，抗冲击、抗震性能好，且制备方法简单，对设备要求低，成本低。
本发明的另一个目的是提供该尼龙复合材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高性能散热尼龙复合材料，以重量份计，包括以下组分：
尼龙20-50份，BN纳米片5-10份，
茶多酚2-8份，纳米氧化铝3-10份，
锆英石3.5-7份，柠檬酸酯2-5份，
聚丁二酸己二醇酯2-6份，抗氧剂0.2-0.8份，
其他助剂0.5-1份。
作为上述技术方案的优选，一种高性能散热尼龙复合材料，以重量份计，包括以下组分：
尼龙45份，BN纳米片7份，
茶多酚6份，纳米氧化铝10份，
锆英石5份，柠檬酸酯5份，
聚丁二酸己二醇酯6份，抗氧剂0.7份，
其他助剂1份。
作为上述技术方案的优选，所述尼龙为尼龙6，其特性粘度为2-3.5dL/g。
作为上述技术方案的优选，所述BN纳米片的制备方法具体过程为：将BN粉末和异丙醇、硅烷偶联剂混合搅拌均匀，在500-1000W的功率下超声1-3h，然后在3000-4000rpm的离心机中离心，取上清液，真空干燥，得到改性后的BN纳米片。
作为上述技术方案的优选，所述BN粉末、异丙醇、硅烷偶联剂的质量比为2:500-1000:1。
作为上述技术方案的优选，所述纳米氧化铝的粒径大小为20-30nm。
作为上述技术方案的优选，所述抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯、没食子酸丙酯中的一种或两种混合。
作为上述技术方案的优选，所述其他助剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、环氧大豆油、氯化石蜡中的一种或多种混合。
一种高性能散热尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尼龙、柠檬酸酯、聚丁二酸己二醇酯加入到高速混合机中，在150℃下，混合5-10min，继续加入BN纳米片、茶多酚、纳米氧化铝、锆英石、抗氧剂和其他助剂，混合搅拌20-50min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料由TEX-30SS双螺杆挤出机挤出造粒后，再由注塑成型机注塑成型，得到高性能散热尼龙复合材料。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，挤出造粒的工艺条件为250-290℃，所述注塑成型的工艺条件为265-295℃，压力80-100MPa，冷却时间为15-25s。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明利用溶剂剥离法制备出厚度为2-5nm的BN纳米片，制备过程中加入硅烷偶联剂，使得剥离好的BN难以聚合，其和尼龙混合，由于表面硅烷偶联剂的存在，相容性大大提高，使得尼龙的导热性能大大提高；茶多酚具有一定的防辐射性能可以有效提高复合材料的抗老化性能；
(2)本发明提供的高性能散热尼龙复合材料，强度大、耐磨、耐高温，化学性能好，抗冲击、抗震性能优异。且其制备过程简单，对设备要求低，制备过程中无有毒物质释放，经济环保。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种高性能散热尼龙复合材料，以重量份计，包括以下组分：
尼龙20份，BN纳米片5份，
茶多酚2份，纳米氧化铝3份，
锆英石3.5份，柠檬酸酯2份，
聚丁二酸己二醇酯2份，抗氧剂0.2份，其他助剂0.5份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将尼龙、柠檬酸酯、聚丁二酸己二醇酯加入到高速混合机中，在150℃下，混合5min，继续加入BN纳米片、茶多酚、纳米氧化铝、锆英石、抗氧剂和其他助剂，混合搅拌20min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料由TEX-30SS双螺杆挤出机在250℃下挤出造粒后，再由注塑成型机在265℃，压力80MPa，冷却时间为15s的条件下注塑成型，得到高性能散热尼龙复合材料。
实施例2
一种高性能散热尼龙复合材料，以重量份计，包括以下组分：
尼龙50份，BN纳米片10份，
茶多酚8份，纳米氧化铝10份，
锆英石7份，柠檬酸酯5份，
聚丁二酸己二醇酯6份，抗氧剂0.8份，其他助剂1份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将尼龙、柠檬酸酯、聚丁二酸己二醇酯加入到高速混合机中，在150℃下，混合10min，继续加入BN纳米片、茶多酚、纳米氧化铝、锆英石、抗氧剂和其他助剂，混合搅拌50min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料由TEX-30SS双螺杆挤出机在290℃下挤出造粒后，再由注塑成型机在295℃，压力100MPa，冷却时间为25s的条件下注塑成型，得到高性能散热尼龙复合材料。
实施例3
一种高性能散热尼龙复合材料，以重量份计，包括以下组分：
尼龙25份，BN纳米片6份，
茶多酚4份，纳米氧化铝4份，
锆英石4份，柠檬酸酯3份，
聚丁二酸己二醇酯3份，抗氧剂0.4份，其他助剂0.6份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将尼龙、柠檬酸酯、聚丁二酸己二醇酯加入到高速混合机中，在150℃下，混合6min，继续加入BN纳米片、茶多酚、纳米氧化铝、锆英石、抗氧剂和其他助剂，混合搅拌25min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料由TEX-30SS双螺杆挤出机在260℃下挤出造粒后，再由注塑成型机在275℃，压力85MPa，冷却时间为17s的条件下注塑成型，得到高性能散热尼龙复合材料。
实施例4
一种高性能散热尼龙复合材料，以重量份计，包括以下组分：
尼龙30份，BN纳米片7份，
茶多酚5份，纳米氧化铝5份，
锆英石5份，柠檬酸酯3.5份，
聚丁二酸己二醇酯4份，抗氧剂0.5份，其他助剂0.7份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将尼龙、柠檬酸酯、聚丁二酸己二醇酯加入到高速混合机中，在150℃下，混合7min，继续加入BN纳米片、茶多酚、纳米氧化铝、锆英石、抗氧剂和其他助剂，混合搅拌30min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料由TEX-30SS双螺杆挤出机在270℃下挤出造粒后，再由注塑成型机在280℃，压力90MPa，冷却时间为19s的条件下注塑成型，得到高性能散热尼龙复合材料。
实施例5
一种高性能散热尼龙复合材料，以重量份计，包括以下组分：
尼龙40份，BN纳米片8份，
茶多酚6份，纳米氧化铝6份，
锆英石6份，柠檬酸酯4份，
聚丁二酸己二醇酯5份，抗氧剂0.6份，其他助剂0.8份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将尼龙、柠檬酸酯、聚丁二酸己二醇酯加入到高速混合机中，在150℃下，混合8min，继续加入BN纳米片、茶多酚、纳米氧化铝、锆英石、抗氧剂和其他助剂，混合搅拌35min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料由TEX-30SS双螺杆挤出机在280℃下挤出造粒后，再由注塑成型机在285℃，压力95MPa，冷却时间为21s的条件下注塑成型，得到高性能散热尼龙复合材料。
实施例6
一种高性能散热尼龙复合材料，以重量份计，包括以下组分：
尼龙45份，BN纳米片9份，
茶多酚7份，纳米氧化铝8份，
锆英石6.5份，柠檬酸酯4.5份，
聚丁二酸己二醇酯5.5份，抗氧剂0.7份，其他助剂0.9份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将尼龙、柠檬酸酯、聚丁二酸己二醇酯加入到高速混合机中，在150℃下，混合9min，继续加入BN纳米片、茶多酚、纳米氧化铝、锆英石、抗氧剂和其他助剂，混合搅拌45min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料由TEX-30SS双螺杆挤出机在290℃下挤出造粒后，再由注塑成型机在290℃，压力100MPa，冷却时间为23s的条件下注塑成型，得到高性能散热尼龙复合材料。
下面对本发明提供的高性能散热尼龙复合材料进行。
表1
从表1来看，本发明提供的高性能散热尼龙复合材料，散热性能好，机械性能优异。

Claims (10)

1.一种高性能散热尼龙复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
尼龙20-50份，BN纳米片5-10份，
茶多酚2-8份，纳米氧化铝3-10份，
锆英石3.5-7份，柠檬酸酯2-5份，
聚丁二酸己二醇酯2-6份，抗氧剂0.2-0.8份，
其他助剂0.5-1份。
2.如权利要求1所述的一种高性能散热尼龙复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
尼龙45份，BN纳米片7份，
茶多酚6份，纳米氧化铝10份，
锆英石5份，柠檬酸酯5份，
聚丁二酸己二醇酯6份，抗氧剂0.7份，
其他助剂1份。
3.如权利要求1所述的一种高性能散热尼龙复合材料，其特征在于，所述尼龙为尼龙6，其特性粘度为2-3.5dL/g。
4.如权利要求1所述的一种高性能散热尼龙复合材料，其特征在于，所述BN纳米片的制备方法具体过程为：将BN粉末和异丙醇、硅烷偶联剂混合搅拌均匀，在500-1000W的功率下超声1-3h，然后在3000-4000rpm的离心机中离心，取上清液，真空干燥，得到改性后的BN纳米片。
5.如权利要求4所述的一种高性能散热尼龙复合材料，其特征在于，所述BN粉末、异丙醇、硅烷偶联剂的质量比为2:500-1000:1。
6.如权利要求1所述的一种高性能散热尼龙复合材料，其特征在于，所述纳米氧化铝的粒径大小为20-30nm。
7.如权利要求1所述的一种高性能散热尼龙复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯、没食子酸丙酯中的一种或两种混合。
8.如权利要求1所述的一种高性能散热尼龙复合材料，其特征在于，所述其他助剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、环氧大豆油、氯化石蜡中的一种或多种混合。
9.如权利要求1至8任一所述的一种高性能散热尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将尼龙、柠檬酸酯、聚丁二酸己二醇酯加入到高速混合机中，在150℃下，混合5-10min，继续加入BN纳米片、茶多酚、纳米氧化铝、锆英石、抗氧剂和其他助剂，混合搅拌20-50min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料由TEX-30SS双螺杆挤出机挤出造粒后，再由注塑成型机注塑成型，得到高性能散热尼龙复合材料。
10.如权利要求9所述的一种高性能散热尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，挤出造粒的工艺条件为250-290℃，所述注塑成型的工艺条件为265-295℃，压力80-100MPa，冷却时间为15-25s。
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