CN106046635A - 一种导热耐磨塑胶材料及其制备方法 - Google Patents

一种导热耐磨塑胶材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种导热耐磨塑胶材料，包括如下重量份数的成分：石棉纤维20‑30份、陶瓷纤维25‑30份、聚四氟乙烯10‑15份、尼龙8‑12份、氧化镁2‑6份、聚碳酸酯8‑14份、氨基甲酸乙酯7‑13份、甲丙氨酯6‑9份、二氯二茂锆2‑4份、氟镁酸钾1‑3份、碳酸钙镁石1‑3份、次磷酸锌2‑4份、纤维素甲乙醚6‑10份、丙酮缩甘油9‑12份、油酰乙醇胺3‑5份。该塑胶材料在能够兼有良好的导热性能和耐磨性能，提高了塑胶材料的使用寿命。

Description

一种导热耐磨塑胶材料及其制备方法
技术领域
本发明属于塑胶材料领域，具体涉及一种导热耐磨塑胶材料及其制备方法。
背景技术
导热材料在LED照明产业、换热工程、采暖工程和电子信息工程等中均有广泛应用。通常，传统的导热材料大多为铜、铝等金属材料，然而，金属材料虽然能导电，但是在抗腐蚀等性能上存在弊端，也使其在导热领域应用上受到限制。现如今，塑胶材料在综合性能，例如耐腐蚀、耐冲击和耐强度等方面均有了较大的改善。质轻、耐腐蚀、耐磨、易成型加工的塑胶材料逐渐成为人们关注的焦点。随着电路板大规模集成化和微封装技术的迅猛发展，电子元器件体积不断缩小，组装密度越来越高，而功率在不断增大，随之发热量也增大。因而具有良好导热性能的塑胶材料开发具有现实意义，能够适应现在技术发展的需要。同时，塑胶材料的应用过程中难免会出现磨损，现有具备良好导热性能的塑胶材料在耐磨性能上存在缺陷，因而影响了其使用寿命和装配精度。中国专利申请号：201110377637.9介绍一种阻燃导热尼龙66复合材料及其制备方法，其中添加的材料是尼龙66、纤维、金属氮化物、助剂、复合阻燃剂等，其制备的导热材料阻燃性能一般，并且力学性能下降较多。
发明内容
针对现有技术中塑胶材料在导热性能和耐磨性能存在不足，本发明提供一种导热耐磨塑胶材料及其制备方法，该塑胶材料在能够兼有良好的导热性能和耐磨性能，提高了塑胶材料的使用寿命。
技术方案：一种导热耐磨塑胶材料，包括如下重量份数的成分：石棉纤维20-30份、陶瓷纤维25-30份、聚四氟乙烯10-15份、尼龙8-12份、氧化镁2-6份、聚碳酸酯8-14份、氨基甲酸乙酯7-13份、甲丙氨酯6-9份、二氯二茂锆2-4份、氟镁酸钾1-3份、碳酸钙镁石1-3份、次磷酸锌2-4份、纤维素甲乙醚6-10份、丙酮缩甘油9-12份、油酰乙醇胺3-5份。
优选的，所述石棉纤维25-28份、陶瓷纤维26-28份、聚四氟乙烯12-14份、尼龙9-11份、氧化镁3-5份、聚碳酸酯10-12份、氨基甲酸乙酯9-12份、甲丙氨酯7-9份、二氯二茂锆2.5-3.5份、氟镁酸钾1.5-3份、碳酸钙镁石1-2.5份、次磷酸锌2.5-4份、纤维素甲乙醚7-9份、丙酮缩甘油10-11份、油酰乙醇胺3.5-4.5份。
优选的，所述石棉纤维26份、陶瓷纤维27份、聚四氟乙烯13份、尼龙10份、氧化镁4份、聚碳酸酯11份、氨基甲酸乙酯10份、甲丙氨酯8份、二氯二茂锆3份、氟镁酸钾2份、碳酸钙镁石1.5份、次磷酸锌3.5份、纤维素甲乙醚8份、丙酮缩甘油10份、油酰乙醇胺4份。
一种导热耐磨塑胶材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将石棉纤维20-30份、陶瓷纤维25-30份、聚四氟乙烯10-15份、尼龙8-12份、氧化镁2-6份、聚碳酸酯8-14份和氨基甲酸乙酯7-13份加入高速混合机中，以速率800-1000r/min在温度50-60℃高速搅拌，得到混合物A；
（2）将二氯二茂锆2-4份、氟镁酸钾1-3份、碳酸钙镁石1-3份、次磷酸锌2-4份、丙酮缩甘油9-12份和纤维素甲乙醚6-10份充分混合，得到混合物B；
（3）将步骤（2）中所述混合物B、步骤（1）中所述混合物A、甲丙氨酯6-9份和油酰乙醇胺3-5份加入双螺旋挤出机中，控制挤出温度为200-230℃，溶体加工扭矩控制在50-90 N•m；
（4）将步骤（3）中挤出的混合物在切粒机中造粒、成型后即可得到所述导热耐磨塑胶材料。
优选的，步骤（1）中所述速率为900r/min，温度为55℃，搅拌时间5-10min。
优选的，步骤（2）中混合时间为20-30min，混合温度为25-30℃。
优选的，步骤（3）中挤出温度为218℃，溶体加工扭矩控制在75N•m。
有益效果：本发明所述一种导热耐磨塑胶材料的制备方法，在传统塑胶材料的制备过程中加入二氯二茂锆、氟镁酸钾、碳酸钙镁石、次磷酸锌等添加物质，经过搅拌、加热、挤出、造粒、成型等工艺制备得到塑胶材料。该塑胶材料具备良好的导热性能和耐磨性能，其热传导率范围为1-4w/m·k，摩擦系数0.18-0.23，材料的拉伸强度为60-80MPa。
具体实施方式
实施例1
（1）将石棉纤维20份、陶瓷纤维25份、聚四氟乙烯10份、尼龙8份、氧化镁2份、聚碳酸酯8份和氨基甲酸乙酯7份加入高速混合机中，以速率800r/min在温度50℃高速搅拌5min，得到混合物A；
（2）将二氯二茂锆2份、氟镁酸钾1份、碳酸钙镁石1份、次磷酸锌2份、丙酮缩甘油9份和纤维素甲乙醚6份充分混合，得到混合物B；
（3）将步骤（2）中所述混合物B、步骤（1）中所述混合物A、甲丙氨酯6份和油酰乙醇胺3份加入双螺旋挤出机中，控制挤出温度为200℃，溶体加工扭矩控制在50 N•m；
（4）将步骤（3）中挤出的混合物在切粒机中造粒、成型后即可得到所述导热耐磨塑胶材料。
对比例1
（1）将石棉纤维20份、陶瓷纤维25份、聚四氟乙烯10份、尼龙8份、氧化镁2份和聚碳酸酯8份加入高速混合机中，以速率800r/min在温度50℃高速搅拌5min，得到混合物A；
（2）将丙酮缩甘油9份、步骤（1）中所述混合物A和甲丙氨酯6份加入双螺旋挤出机中，控制挤出温度为200℃，溶体加工扭矩控制在50 N•m；
（3）将步骤（2）中挤出的混合物在切粒机中造粒、成型后即可得到塑胶材料。
实施例2
（1）将石棉纤维30份、陶瓷纤维30份、聚四氟乙烯15份、尼龙12份、氧化镁6份、聚碳酸酯14份和氨基甲酸乙酯13份加入高速混合机中，以速率1000r/min在温度60℃高速搅拌10min，得到混合物A；
（2）将二氯二茂锆4份、氟镁酸钾3份、碳酸钙镁石3份、次磷酸锌4份、丙酮缩甘油12份和纤维素甲乙醚10份充分混合，得到混合物B；
（3）将步骤（2）中所述混合物B、步骤（1）中所述混合物A、甲丙氨酯9份和油酰乙醇胺5份加入双螺旋挤出机中，控制挤出温度为230℃，溶体加工扭矩控制在90 N•m；
（4）将步骤（3）中挤出的混合物在切粒机中造粒、成型后即可得到所述导热耐磨塑胶材料。
对比例2
（1）将石棉纤维30份、陶瓷纤维30份、聚四氟乙烯15份、尼龙12份、氧化镁6份和聚碳酸酯14份加入高速混合机中，以速率1000r/min在温度60℃高速搅拌10min，得到混合物A；
（2）将丙酮缩甘油12份、步骤（1）中所述混合物A和甲丙氨酯9份加入双螺旋挤出机中，控制挤出温度为230℃，溶体加工扭矩控制在90 N•m；
（3）将步骤（2）中挤出的混合物在切粒机中造粒、成型后即可得到塑胶材料。
实施例3
（1）将石棉纤维25份、陶瓷纤维26份、聚四氟乙烯12份、尼龙9份、氧化镁3份、聚碳酸酯10份和氨基甲酸乙酯9份加入高速混合机中，以速率850r/min在温度50℃高速搅拌5min，得到混合物A；
（2）将二氯二茂锆2.5份、氟镁酸钾3份、碳酸钙镁石1份、次磷酸锌2.5份、丙酮缩甘油10份和纤维素甲乙醚7份充分混合，得到混合物B；
（3）将步骤（2）中所述混合物B、步骤（1）中所述混合物A、甲丙氨酯7份和油酰乙醇胺3.5份加入双螺旋挤出机中，控制挤出温度为230℃，溶体加工扭矩控制在70 N•m；
（4）将步骤（3）中挤出的混合物在切粒机中造粒、成型后即可得到所述导热耐磨塑胶材料。
实施例4
（1）将石棉纤维28份、陶瓷纤维28份、聚四氟乙烯14份、尼龙11份、氧化镁5份、聚碳酸酯12份和氨基甲酸乙酯12份加入高速混合机中，以速率950r/min在温度60℃高速搅拌10min，得到混合物A；
（2）将二氯二茂锆3.5份、氟镁酸钾1.5份、碳酸钙镁石2.5份、次磷酸锌4份、丙酮缩甘油11份和纤维素甲乙醚9份充分混合，得到混合物B；
（3）将步骤（2）中所述混合物B、步骤（1）中所述混合物A、甲丙氨酯9份和油酰乙醇胺4.5份加入双螺旋挤出机中，控制挤出温度为200℃，溶体加工扭矩控制在80 N•m；
（4）将步骤（3）中挤出的混合物在切粒机中造粒、成型后即可得到所述导热耐磨塑胶材料。
实施例5
（1）将石棉纤维26份、陶瓷纤维27份、聚四氟乙烯13份、尼龙10份、氧化镁4份、聚碳酸酯11份和氨基甲酸乙酯10份加入高速混合机中，以速率900r/min在温度55℃高速搅拌8min，得到混合物A；
（2）将二氯二茂锆3份、氟镁酸钾2份、碳酸钙镁石1.5份、次磷酸锌3.5份、丙酮缩甘油10份和纤维素甲乙醚8份充分混合，得到混合物B；
（3）将步骤（2）中所述混合物B、步骤（1）中所述混合物A、甲丙氨酯8份和油酰乙醇胺4份加入双螺旋挤出机中，控制挤出温度为218℃，溶体加工扭矩控制在75 N•m；
（4）将步骤（3）中挤出的混合物在切粒机中造粒、成型后即可得到所述导热耐磨塑胶材料。
将各个实施例和对比例所得塑胶材料测试其性能，结果如下：
实验 热传导率（w/m·k） 摩擦系数 拉伸强度（MPa）
实施例1 2 1.5
对比例1 25 22
实施例2 2.5 1.8
对比例2 28 29
实施例3 3 2
实施例4 3.8 2.5
实施例5 4 3

Claims (7)

1.一种导热耐磨塑胶材料，其特征在于，包括如下重量份数的成分：石棉纤维20-30份、陶瓷纤维25-30份、聚四氟乙烯10-15份、尼龙8-12份、氧化镁2-6份、聚碳酸酯8-14份、氨基甲酸乙酯7-13份、甲丙氨酯6-9份、二氯二茂锆2-4份、氟镁酸钾1-3份、碳酸钙镁石1-3份、次磷酸锌2-4份、纤维素甲乙醚6-10份、丙酮缩甘油9-12份、油酰乙醇胺3-5份。
2.根据权利要求1所述的一种导热耐磨塑胶材料，其特征在于，所述石棉纤维25-28份、陶瓷纤维26-28份、聚四氟乙烯12-14份、尼龙9-11份、氧化镁3-5份、聚碳酸酯10-12份、氨基甲酸乙酯9-12份、甲丙氨酯7-9份、二氯二茂锆2.5-3.5份、氟镁酸钾1.5-3份、碳酸钙镁石1-2.5份、次磷酸锌2.5-4份、纤维素甲乙醚7-9份、丙酮缩甘油10-11份、油酰乙醇胺3.5-4.5份。
3.根据权利要求2所述的一种导热耐磨塑胶材料，其特征在于，所述石棉纤维26份、陶瓷纤维27份、聚四氟乙烯13份、尼龙10份、氧化镁4份、聚碳酸酯11份、氨基甲酸乙酯10份、甲丙氨酯8份、二氯二茂锆3份、氟镁酸钾2份、碳酸钙镁石1.5份、次磷酸锌3.5份、纤维素甲乙醚8份、丙酮缩甘油10份、油酰乙醇胺4份。
4.一种导热耐磨塑胶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将石棉纤维20-30份、陶瓷纤维25-30份、聚四氟乙烯10-15份、尼龙8-12份、氧化镁2-6份、聚碳酸酯8-14份和氨基甲酸乙酯7-13份加入高速混合机中，以速率800-1000r/min在温度50-60℃高速搅拌，得到混合物A；
（2）将二氯二茂锆2-4份、氟镁酸钾1-3份、碳酸钙镁石1-3份、次磷酸锌2-4份、丙酮缩甘油9-12份和纤维素甲乙醚6-10份充分混合，得到混合物B；
（3）将步骤（2）中所述混合物B、步骤（1）中所述混合物A、甲丙氨酯6-9份和油酰乙醇胺3-5份加入双螺旋挤出机中，控制挤出温度为200-230℃，溶体加工扭矩控制在50-90 N·m；
（4）将步骤（3）中挤出的混合物在切粒机中造粒、成型后即可得到所述导热耐磨塑胶材料。
5.根据权利要求4所述的一种导热耐磨塑胶材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述速率为900r/min，温度为55℃，搅拌时间5-10min。
6.根据权利要求4所述的一种导热耐磨塑胶材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中混合时间为20-30min，混合温度为25-30℃。
7.根据权利要求4所述的一种导热耐磨塑胶材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中挤出温度为218℃，溶体加工扭矩控制在75N·m。
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