CN105111726A - 一种导热尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导热尼龙复合材料，包括如下重量份的各组分：尼龙69~10份；连续铝纤维10~40份；导热填料20~50份；相容剂0.8~5份；抗氧剂0.2~2份。同时，本发明还公开了该导热尼龙复合材料的制备方法。本发明采用连续铝纤维和导热填料组合增强尼龙，铝纤维增加了导热网络的联通，提高了复合材料的导热率，而且还起到了增强作用，提高了复合材料的力学性能；在得到的尼龙复合材料中，导热填料流动性好，改善了复合材料外观质量；同时，本发明采用相容剂技术，改善了混合体系各组分的相容能力，使各组分相容为有机一体，可避免复合材料各种缺陷。此外，本发明的制备方法工艺简单、容易实现，具有良好的工业推广前景。

Description

一种导热尼龙复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种导热尼龙复合材料及其制备方法，具体涉及一种连续铝纤维和导热填料组合增强的导热尼龙复合材料及其制备方法；属于高分子材料技术领域。

背景技术

LED是一种新型光源，具有体积小、耗电低、寿命长、无毒环保等诸多优点，发光功率转换接近98％以上，具有比传统节能照明灯具节能60％-80％以上的巨大优势，并且安装灵活方便，耐用可靠，使用寿命可达3～5万小时，是普通灯泡的30倍。其缺点是发光效率高，放热量大，而作为LED核心部件的PN半导体结构，在热量积累的过程中，将电能转换为光能的效率会大大降低，严重影响了LED的使用寿命和发光效率。有研究表明，LED结温每升高2℃，器件可靠性下降10％，LED结温达到120℃，发光强度就下降35％左右，所以LED结温必须控制在110℃以内。为提高材料的导热性能，市场上大都采用金属铝作为LED的灯具外壳材料。

由于金属铝重量较大、设计自由度较低，而且生产效率低下，系统加工成本较高，同时壳体绝缘性、阻燃性、抗变形性、耐腐蚀性均存在极大的不足。所以，研发具有高导热性能的改性工程塑料作为灯具外壳材料已成为本行业内发展的共识。导热工程塑料的使用可有效提高生产效率、设计自由度，在使用过程中相对金属具有更好的安全性，此外导热工程塑料在线圈骨架(电动马达、变压器、电磁阀等)、发动机周围散热部件、汽车电热调节器、温度传感器、无线通讯领域等等都有着巨大的发展空间。

在现有技术中，一般通过高填充导热填料制备导热工程塑料，所制备的导热材料导热系数较低，且材料的力学性能由于导热填料的大量加入严重下降。目前市场上的导热工程塑料很难同时兼具导热性能高和优异的力学性能，难以满足实际需要的使用性能，从而限制了导热塑料的广泛应用。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种兼有高导热系数和优异力学性能的导热尼龙复合材料及其制备方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种导热尼龙复合材料，包括如下重量份的各组分：

优选地，前述尼龙是指融为50的尼龙6-XC050。

更优选地，前述连续铝纤维是外径为8～30μm(微米)的连续铝纤维盘条。

进一步地，前述导热填料为氮化硼、氮化铝、碳化硅、氧化铝中的一种或几种。

更进一步地，前述相容剂为PE-g-MAH，PP-g-MAH，POE-g-MAH中的一种或几种。

再进一步地，前述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯)丙酸十八碳醇酯(1076)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、N,N’-1,6-亚己基-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺或三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(1098)中的一种或几种复配。

本发明还公开了如前所述的一种导热尼龙复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、按照重量份称取尼龙、相容剂、导热填料和抗氧剂，并投入高速混合机，滴入分散油后，混合5～10分钟，得到共混物料；

S2、将步骤S1得到的共混物料投入双螺杆挤出机，连续铝纤维从排气口加入，熔融挤出，温度为170℃～285℃，转速为200～400r/min，水拉条冷却后切粒筛分，即可制得连续铝纤维和导热填料组合增强的导热尼龙复合材料。

本发明的有益之处在于：本发明采用连续铝纤维和导热填料组合增强尼龙，连续铝纤维增加了导热网络的联通，提高了复合材料的导热率，而且还起到了增强作用，提高了复合材料的力学性能；在得到的尼龙复合材料中，导热填料流动性好，改善了复合材料外观质量；本发明采用相容剂技术，改善了混合体系各组分的相容能力，使各组分相容为有机一体，可避免复合材料各种缺陷。此外，本发明的制备方法工艺简单、容易实现，具有良好的工业推广前景。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。

本发明中无特殊说明，所有原料均为市购。

实施例1-4及对比例1-2的各组分选择及组分含量参见表1。

各实施例及对比例的制备方法大致相同，步骤如下：

S1、按照表1的重量份称取尼龙、相容剂、导热填料和抗氧剂，并投入高速混合机，滴入分散油后，混合5～10分钟，得到共混物料；

S2、将步骤S1得到的共混物料投入双螺杆挤出机，连续铝纤维从排气口加入，熔融挤出，温度为170℃～285℃，转速为200～400r/min，水拉条冷却后切粒筛分，即可制得连续铝纤维和导热填料组合增强的导热尼龙复合材料。

实施例1～4和对比例1～2的组分选择及含量

性能检测

对实施例1～4和对比例1～2制备得到的材料进行性能检测和对比，检测结果参见表2。

结合表2分析可知，相较于对比例1和对比例2，本发明采用连续铝纤维和导热填料组合增强尼龙，不但提高了复合材料的导热率，而且还起到了增强作用，从而同时提高了复合材料的力学性能；在得到的尼龙复合材料中，导热填料流动性好，可避免复合材料各种缺陷，改善了复合材料外观质量，外观稳定性高。

性能	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例1	对比例2
							导热率	1.2	2.2	2.8	1.7	0.8	0.6
拉伸强度	30.5	42.3	39.8	35.6	28.6	26.2
							外观	较好	较好	较好	较好	较差	较好

实施例1～4和对比例1～2的性能检测

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种导热尼龙复合材料，其特征在于，包括如下重量份的各组分：

2.根据权利要求1所述的一种导热尼龙复合材料，其特征在于，所述尼龙是指融为50的尼龙6-XC050。

3.根据权利要求1所述的一种导热尼龙复合材料，其特征在于，所述连续铝纤维是外径为8-30μm的连续铝纤维盘条。

4.根据权利要求1所述的一种导热尼龙复合材料，其特征在于，所述导热填料为氮化硼、氮化铝、碳化硅、氧化铝中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种导热尼龙复合材料，其特征在于，所述相容剂为PE-g-MAH，PP-g-MAH，POE-g-MAH中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种导热尼龙复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯)丙酸十八碳醇酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N’-1,6-亚己基-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺或三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或几种复配。

7.如权利要求1-6任一项所述的一种导热尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、按照重量份称取尼龙、相容剂、导热填料和抗氧剂，并投入高速混合机，滴入分散油后，混合5～10分钟，得到共混物料；

S2、将步骤S1得到的共混物料投入双螺杆挤出机，连续铝纤维从排气口加入，熔融挤出，温度为170℃～285℃，转速为200～400r/min，水拉条冷却后切粒筛分，即可制得连续铝纤维和导热填料组合增强的导热尼龙复合材料。