CN105238042A - 一种高导热高韧性尼龙66复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明主要是公开了一种高导热高韧性尼龙66复合材料及其制备方法。该复合材料所述组合物主要由尼龙66树脂、导热剂、自制增韧剂、抗氧剂、润滑剂等组成。与传统的导热尼龙相比，本发明的高导热高韧性尼龙66复合材料不仅导热率可达到3～5w/(m.K),而且该复合材料通过掺入一定比例的自制增韧剂，有效的提高了导热PA66的韧性，改善了传统导热尼龙韧性不高，材料偏脆的一大顽疾，有力的拓展了导热PA66的应用范围。

Description

一种高导热高韧性尼龙66复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高分子材料技术领域，具体涉及一种高导热高韧性尼龙66复合材料及其制备方法。

背景技术

现今随着人们的环保意识增强，作为高效、环保、节能的LED照明灯近年来在全球的照明灯行业得到快速发展与广泛应用，然而目前LED照明灯的电功率消耗虽然非常低，但单位面积发热量大，散热不好会直接降低功效和寿命。传统的金属材料已经无法满足某些零部件的使用要求，所以急需研制具有高可靠性、高散热性的综合性能优异的导热绝缘材料代替传统材料。

随着越来越多新型LED照明灯具的不断开发，导热高分子材料尤其是导热塑料由于具有轻质、耐化学腐蚀、易加工成型、电绝缘性能优异、力学及抗疲劳性能优良等特点，越来越受到人们的重视，逐渐成为导热领域新的角色，近些年国际国内研究和发展的热点。特别是其导热系数高，典型导热工程塑料的热传导率范围为1-20W/m-K,有些更可以达到100W/m-K，而且在合适条件下，导热工程塑料在散热方面具有与传统压铸铝材同效，又具有优异的电绝缘性能，完全可替代传统铝材作为LED照明灯中使用的新型热界面材料。

本发明为了更好展现导热尼龙制品的连续、高效和规模化成型，一方面通过加入成核剂对导热尼龙进行加工流变改性，旨在尽可能保持尼龙66优良力学性能和摩擦磨损性能的前提下，采用不同导热填料对其进行改性研究，同时加入自制的增韧剂用来提高导热尼龙的韧性，改善传统导热尼龙韧性不高，材料偏脆的一大顽疾，拓展导热PA66的应用范围。致力于生产一种应用面更广的导热尼龙66复合材料及其制备方法。

发明内容

本发明采用的技术方案为：本发明主要是公开了一种高导热高韧性尼龙66复合材料及其制备方法。高导热高韧性尼龙66复合材料按重量百分比由以下组分组成：尼龙66树脂40.0-60.0％、导热剂35.0-55.0％、抗氧剂0.2-0.4％、润滑剂0.2-0.5％、自制增韧剂2.0-5.0％、其他助剂0.1-0.2％，各组分在高速混料机中混合1～2分钟后放入双螺杆挤出机中挤出造粒即得。尼龙66树脂为重均分子量在23000-25000的低分子量PA66树脂。

其中所述的导热剂为导热氧化镁，其特征在于其纯含量≥99.9％，粒径为30-50nm，水分低于0.2％；尼龙66树脂，MI为7.5g/10min，并在90℃下烘4小时；抗氧剂是酚类抗氧剂四[β－(3’,5’－二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸酯类抗氧剂(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯,即抗氧剂1010和抗氧剂168；增韧剂为自制增韧剂，该自制增韧剂为接枝率1.0-1.5％的马来酸酐接枝POE/乙烯—丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物/粒度0.82-0.045mm、二氧化硅含量>70％的玻璃微珠按1︰1︰1重量比例熔融挤出的透明颗粒；其他助剂是成核剂和色粉。优选的，成核剂是以链长C₂₈-C₃₂为主要成分的长链线性饱和羧酸钠盐。

体系的导热系数不仅取决于填料本身的导热系数，而且还取决于颗粒表面易湿润的程度。这是因为填料表面的润湿程度影响着填料与基体的粘结程度、基体与填料界面的热障、填料的均匀分散、填料的加入量等一些直接影响体系的导热性的因素。在导热填料确定之后，决定体系的导热性的另一主要因素就是复合材料的加工工艺方法。加工工艺对复合材料导热性能的影响主要体现在对填料的分散和分布过程的影响。不同的加工方式、加工温度、混合时间以及加工顺序等都会对最终性能有着显著的影响。

此外，往往像导热塑料的这种填充含量很高的复合材料，其力学性能都普遍偏低，尤其是韧性一般都达不到要求，作为一种优选方案，本发明的导热尼龙66复合材料除了具有导热率高的特点外，还有高韧性等特点。

作为一种优选方案，所述双螺杆挤出机的加工温度为：一区260℃，二区270℃，三区280℃，四区280℃，五区270℃，六区270℃，七区260℃，八区270℃，机头280℃，螺杆转速为300-450RPM。

本发明的导热尼龙66复合材料具有导热率高、比重低、高韧性、机械性能好等特点。可以替代金属铝铸材作为LED照明灯具外壳，而且本发明所用的制备方法对生产设备要求较低，便于大规模生产。

本发明导热尼龙66复合材料的制备方法包括如下步骤：

(1)原材料和导热剂的处理：将尼龙66树脂和导热氧化镁在90℃下烘4小时控制水分在0.1％-0.2％左右。

(2)按照重量配比称取各组分，混匀后加入到混合器中继续混合至均匀，得到混料；

(3)将混料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出、造粒，得到高导热高韧性复合材料。

优选的，所述双螺杆挤出机的加工温度为：一区260℃，二区270℃，三区280℃，四区280℃，五区270℃，六区270℃，七区260℃，八区270℃，机头280℃，螺杆转速为300-450RPM。

该组合物材料的制备工艺简单，适用于大规模生产，而且具有较高的导热率和韧性等特点，可广泛代替金属铝铸材作为LED照明灯具外壳。

将所完成的粒子在90--110℃的鼓风烘箱中干燥4-6小时，再将干燥的粒子在100T注塑机上注塑制样，制样过程中保持模温在30-80℃之间。

具体实施方式

具体实施例的制造方法及工艺如下

(1)原材料的处理及混合

下面结合具体实际实施方案来进一步解释本技术发明，但实施例并不用于对本技术发明做任何形式的限定。各实施例组分如表1所示

表1实施例1-3组分

(2)熔融挤出

把PA66干燥后按上表配方进行称取并在高速混合机里混合3min,根据上表配方分3组，按氧化镁复合量由低到高的顺序由双螺杆挤出机进行挤出造粒。造粒后将粒料进行充分干燥，再用注塑机注塑成标准试样。

(3)造粒后处理

将上述例子中所完成的粒子在90--110℃的鼓风烘箱中干燥4-6小时，再将干燥的粒子在100T注塑机上注塑制样，制样过程中保持模温在30-80℃之间。

根据实施例所得到的高导热高韧性尼龙66复合材料的性能如表2所示：

表2本发明产品与传统导热尼龙性能测试

以上对所提供的一种高导热高韧性尼龙66复合材料及其制备方法进行了详细介绍，而且也在本文中应用了具体实例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种高导热高韧性尼龙66复合材料，其特征在于按质量百分数计由如下组分组成：

2.根据权利要求1所述的一种高导热高韧性尼龙66复合材料，其特征在于尼龙66树脂为重均分子量在23000-25000的PA66树脂。

3.根据权利要求1所述的一种高导热高韧性尼龙66复合材料，其特征在于所述的导热剂为导热氧化镁，纯含量≥99.9％，粒径为30-50nm，水分含量低于0.2％。

4.根据权利要求1所述的一种高导热高韧性尼龙66复合材料，其特征在于所述抗氧剂为酚类抗氧剂四[β-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸酯类抗氧剂(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸三酯。

5.根据权利要求1所述的一种高导热高韧性尼龙66复合材料，其特征在于自制增韧剂为将接枝率为1.0-1.5％的马来酸酐接枝POE/乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物/粒度为0.82-0.045mm、二氧化硅含量>70％的玻璃微珠按1︰1︰1重量比例熔融挤出获得的透明颗粒。

6.根据权利要求1所述的一种高导热高韧性尼龙66复合材料，其特征在于所述其它助剂为成核剂和色粉。

7.根据上述权利要求中任意一项所述的一种高导热高韧性尼龙66复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)原材料和导热剂的预处理：将尼龙66树脂和导热氧化镁在90℃下烘4小时控制水分在0.1％-0.2％；

(2)按照重量配比称取各组分，混匀后加入到混合器中继续混合3分钟，得到混料；

(3)将混料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出、造粒，得到高导热高韧性尼龙66复合材料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于所述双螺杆挤出机的加工温度为：一区260℃，二区270℃，三区280℃，四区280℃，五区270℃，六区270℃，七区260℃，八区270℃，机头280℃，螺杆转速为300-450RPM。