CN106046769A - 一种led灯用纳米碳球微粒‑尼龙导热复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种led灯用纳米碳球微粒‑尼龙导热复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种LED灯用纳米碳球微粒‑尼龙导热复合材料，由下列重量份的原料制成：尼龙6 200份、纳米碳球微粒20‑30份、碳纤维20‑30份、丙酮50‑60份、60‑70%硝酸80‑100份、硅烷偶联剂A‑171 3‑4份、1‑3%醋酸水溶液70‑80份、邻苯二甲基二异氰酸酯15‑20份、季戊四醇三丙烯酸酯20‑25份、催化剂0.4‑1份、阻聚剂0.4‑2份、四氢呋喃150‑170份、甲苯80‑100份、硅胶3‑5份、去离子水适量。本发明的LED灯用纳米碳球微粒‑尼龙导热复合材料不仅具有吸水率低，耐热性、低温特性、表面硬度高等优异的特性，而且散热性好。

Description

一种LED灯用纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种尼龙导热材料及其制备方法，具体涉及一种LED灯用纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料。
背景技术
一般来说，纯塑料材料的导热系数远远不及金属、陶瓷材料，但是它的绝缘性能好。导热塑料不仅具有金属和陶瓷的热传递性能，同时还保留了普通塑料在设计、性能和成本方面的优点，具有散热均匀、重量轻、多种基础树脂的选择、成型加工方便、热膨胀系数低、成型收缩率低、工作温度低和提高设计自由度特点，广泛被用于各行各业中。
目前，导热塑料最典型的应用是在照明领域，主要用于制作需要散热良好的LED节能灯的灯杯等，虽然LED节能灯所消耗的热量要比普通光源小得多，但因为LED节能灯结构紧凑、功能强大，如何有效散热仍然是一个重要的问题。
中国专利申请CN102408710A公开了一种高导热尼龙66复合材料，其基材全部采用尼龙66，硬度高，加入导热填料后，材料拉伸性能、弯曲性能变差，而其配方中仅加入偶联剂和抗氧剂，使得整个体系的加工性能差，在生产挤出过程中会产生断头现象，不能适用于工业化连续化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED灯用纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料的制备方法。
本发明通过如下技术方案实现上述目的的：
一种LED灯用纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料，其特征在于，所述的导热复合材料由下列重量份的原料制成：尼龙6 200份、纳米碳球微粒20-30份、碳纤维20-30份、丙酮50-60份、60-70%硝酸80-100份、硅烷偶联剂A-171 3-4份、1-3%醋酸水溶液70-80份、邻苯二甲基二异氰酸酯15-20份、季戊四醇三丙烯酸酯20-25份、催化剂0.4-1份、阻聚剂0.4-2份、四氢呋喃150-170份、甲苯80-100份、硅胶3-5份、去离子水适量。
一种LED灯用纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料，其特征在于，所述的导热复合材料由如下步骤制得：
（1）碳纤维的表面改性
将碳纤维置于丙酮溶液中浸泡10-12h，过滤，去离子水洗涤2-3次，100-120℃鼓风干燥机中干燥3-4h；用60-70%硝酸回流氧化碳纤维5-7h，过滤，去离子水洗涤至PH为6-7，于100-120℃鼓风干燥机中干燥至恒重；将硝酸氧化的碳纤维置于1-3%醋酸水溶液中，加入硅烷偶联剂A-171，超声2-3h，得到表面改性的碳纤维。
（2）高聚物包覆纳米碳球微粒的制备
将纳米碳球微粒超声分散在四氢呋喃和甲苯中，再加入邻苯二甲基二异氰酸酯、催化剂、阻聚剂混合均匀；在30-40℃下，缓慢滴加季戊四醇三丙烯酸酯；加入硅胶，升高温度至50-60℃，反应5-8h，得到高聚物包覆纳米碳球微粒；
（3）纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料的制备
将尼龙6置于80-85℃的鼓风干燥机中干燥8-10h，与表面改性的碳纤维、高聚物包覆纳米碳球微粒一起加入高混机中高速搅拌40-50min，待混合均匀后将其加入双螺杆挤出机中熔融挤出，拉条冷却造粒。
一种LED灯用纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料，其特征在于，所述催化剂可以选自二月桂酸二丁基锡、马来酸二丁基锡、马来酸单丁酯二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或多种复配。
一种LED灯用纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料，其特征在于，所述阻聚剂可以选自对羟基苯甲醚，对苯二酚，2,6-二叔丁基对甲酚中的一种或多种复配。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明使用了纳米碳球微粒、碳纤维，有良好的辐射散热特性，而且具有增强作用，防止开裂，对碳纤维进行表面改性，用高聚物包覆纳米碳球微粒，增加了碳纤维、纳米碳球微粒和尼龙6的相容性，使得本发明的LED灯用纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料不仅具有吸水率低，耐热性、低温特性、表面硬度高等优异的特性，而且散热性好。
具体实施方式
本实施例的LED灯用纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料，由下列重量份的原料制成：尼龙6 200份、纳米碳球微粒30份、碳纤维20份、丙酮60份、70%硝酸100份、硅烷偶联剂A-171 4份、3%醋酸水溶液80份、邻苯二甲基二异氰酸酯15份、季戊四醇三丙烯酸酯20份、催化剂0.5份、阻聚剂1份、四氢呋喃150份、甲苯100份、硅胶3份、去离子水适量。
本实施例的LED灯用纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料，由如下步骤制得：
（1）碳纤维的表面改性
将碳纤维置于丙酮溶液中浸泡10h，过滤，去离子水洗涤3次，120℃鼓风干燥机中干燥3h；用70%硝酸回流氧化碳纤维5h，过滤，去离子水洗涤至PH为6，于120℃鼓风干燥机中干燥至恒重；将硝酸氧化的碳纤维置于3%醋酸水溶液中，加入硅烷偶联剂A-171，超声2h，得到表面改性的碳纤维。
（2）高聚物包覆纳米碳球微粒的制备
将纳米碳球微粒超声分散在四氢呋喃和甲苯中，再加入邻苯二甲基二异氰酸酯、催化剂、阻聚剂混合均匀；在40℃下，缓慢滴加季戊四醇三丙烯酸酯；加入硅胶，升高温度至60℃，反应6h，得到高聚物包覆纳米碳球微粒；
（3）纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料的制备
将尼龙6置于85℃的鼓风干燥机中干燥10h，与表面改性的碳纤维、高聚物包覆纳米碳球微粒一起加入高混机中高速搅拌50min，待混合均匀后将其加入双螺杆挤出机中熔融挤出，拉条冷却造粒。
经测试，本发明的LED灯用纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料导热系数大于3W/（m*K），吸水率（23℃，24h）小于0.10%，拉伸强度大于40MPa，弯曲强度大于60MPa。

Claims (4)

1.一种LED灯用纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料，其特征在于，所述的导热复合材料由下列重量份的原料制成：尼龙6 200份、纳米碳球微粒20-30份、碳纤维20-30份、丙酮50-60份、60-70%硝酸80-100份、硅烷偶联剂A-171 3-4份、1-3%醋酸水溶液70-80份、邻苯二甲基二异氰酸酯15-20份、季戊四醇三丙烯酸酯20-25份、催化剂0.4-1份、阻聚剂0.4-2份、四氢呋喃150-170份、甲苯80-100份、硅胶3-5份、去离子水适量。
2.一种LED灯用纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料，其特征在于，所述的导热复合材料由如下步骤制得：
（1）碳纤维的表面改性
将碳纤维置于丙酮溶液中浸泡10-12h，过滤，去离子水洗涤2-3次，100-120℃鼓风干燥机中干燥3-4h；用60-70%硝酸回流氧化碳纤维5-7h，过滤，去离子水洗涤至PH为6-7，于100-120℃鼓风干燥机中干燥至恒重；将硝酸氧化的碳纤维置于1-3%醋酸水溶液中，加入硅烷偶联剂A-171，超声2-3h，得到表面改性的碳纤维；
（2）高聚物包覆纳米碳球微粒的制备
将纳米碳球微粒超声分散在四氢呋喃和甲苯中，再加入邻苯二甲基二异氰酸酯、催化剂、阻聚剂混合均匀；在30-40℃下，缓慢滴加季戊四醇三丙烯酸酯；加入硅胶，升高温度至50-60℃，反应5-8h，得到高聚物包覆纳米碳球微粒；
（3）纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料的制备
将尼龙6置于80-85℃的鼓风干燥机中干燥8-10h，与表面改性的碳纤维、高聚物包覆纳米碳球微粒一起加入高混机中高速搅拌40-50min，待混合均匀后将其加入双螺杆挤出机中熔融挤出，拉条冷却造粒。
3.一种LED灯用纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料，其特征在于，所述催化剂可以选自二月桂酸二丁基锡、马来酸二丁基锡、马来酸单丁酯二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或多种复配。
4.一种LED灯用纳米碳球微粒-尼龙导热复合材料，其特征在于，所述阻聚剂可以选自对羟基苯甲醚，对苯二酚，2,6-二叔丁基对甲酚中的一种或多种复配。
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