CN106398197A - 一种导热尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种导热尼龙复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种导热尼龙复合材料，包括以下重量份的原料：尼龙树脂40‑50份；导热绝缘材料50‑60份；增韧剂1‑3份；抗氧剂0.2‑1.0份；润滑剂0.5‑2.0份；色母粒1.0‑3.0份。本发明工艺简单、生产方便，不仅具有高效、广谱、长效的抗菌性，还不影响尼龙复合材料的力学强度、外观、化学稳定性，可加工性等基本性能。此外，本发明还提供了该导热尼龙复合材料的制备方法。

Description

一种导热尼龙复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种尼龙复合材料，具体涉及一种导热尼龙复合材料及其制备方法。
背景技术
近些年来，随着工业生产和科学技术的发展，人们对导热材料提出了新的要求，希望其具有优良的综合性能，导热系数是导热塑料材料一种重要性能指标。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。
典型的导热塑料热传导率范围为1-20W/m-K，某些品级可以达到100W/m-K。这一数值大约是传统塑料的5-100倍，一般的热传导率只有0.2W/m-K。这一传导率也与一些金属相当，如不锈钢的热传导率为15W/m-K，一些铸铝合金的热传导率为50-100W/m-K。
与传统材料相比，导热塑料有较高的耐屈挠性和拉伸刚度，但抗冲击强度较差。导热塑料主要可用于代替一些对制件尺寸有严格要求的微型电子组件、光学组件、机械组件和医用组件的金属或陶瓷制件。当以弹性体为基材时，可用作垫圈、减振器或接触材料。导热塑料把塑料成型的简易性与优异的热传导性相结合，可以通过注射成型实现某些金属或陶瓷一样的热传递能力。同时，这一新型材料可以为设计师提供更多的设计自由度，而且制件的重量只有铝制品的一半。利用导热塑料加工可缩短成型周期20％～50％并且其固有的低热膨胀系数可有效减少制件收缩。
导热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
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种导热尼龙复合材料及其制备方法，其不仅具有较高的导热性能，还具有优异的力学性能，且工艺简单、生产方便。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
技术方案一：
一种导热尼龙复合材料，包括以下重量份的原料：
进一步的，还包括0.5-1.5重量份的聚二甲基硅氧烷。
进一步的，所述尼龙选自尼龙6、尼龙66、尼龙46、尼龙610、尼龙612中的一种或几种。
进一步的，所述导热绝缘材料选自氮化铝、碳化硅、氮化硅镁、硫酸钡、三氧化二铝、氧化镁、氮化硼中的一种或几种。
进一步的，所述抗氧剂包括N，N’-1，6-亚已基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺]、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种。
进一步的，所述润滑剂包括硅酮粉、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、乙撑双硬脂肪酸酰胺、氧化聚乙烯蜡、褐煤蜡中的一种或几种。
进一步的，所述增韧剂包括聚乙烯辛烯共聚弹性体-马来酸酐共聚物、三元乙丙橡胶-马来酸酐共聚物和聚苯乙烯-乙烯-丁烯-聚苯乙烯-马来酸酐共聚物中的一种或几种。
进一步的，包括以下重量份的原料：
技术方案二：
一种导热尼龙复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、先将尼龙树脂放置于100℃的烘箱中干燥3-4小时，使其含水率小于5‰；然后按比例称取干燥后的尼龙树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂和色母粒，并将其一起加入高速搅拌机中，选择性加入聚二甲基硅氧烷，搅拌混合至均匀，得混合物；
步骤二、将步骤一所得混合物和导热绝缘材料分别通过主喂料和侧喂料加入到长径比为40∶1的双螺杆挤出机中，主机的频率为20-30HZ，加工温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa，熔融混炼后挤出拉条、切粒、包装，即得。
与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：
本发明通过在尼龙中加入导热材料，有效的提高了尼龙复合材料的导热性能，并通过加入抗氧剂、润滑剂、增韧剂等其他助剂使制得的尼龙复合材料具备优良的导热性能之外，还能保持优良的力学性能、化学稳定性等基本性能。
本发明导热材料采用氮化铝和硫酸钡复配构成，其较单独采用氮化铝或硫酸钡，其综合性能更优，尤其在以熔融挤压法制备尼龙复合材料时，效果更为显著。
本发明尼龙复合材料在制备过程中加入了聚二甲基硅氧烷，不仅改善了导热材料和尼龙树脂之间的融合效果，还增强了制得的尼龙材料的电绝缘性。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行进一步详细的叙述。
实施例1
步骤一、先将尼龙6树脂放置于100℃的烘箱中干燥3-4小时，使其含水率小于5‰；然后按比例称取50kg干燥后的尼龙6树脂、3kg聚乙烯辛烯共聚弹性体-马来酸酐共聚(增韧剂)、0.25kg N，N’-1，6-亚己基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺](抗氧剂)、0.25kg三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂)、1kg硅酮粉(润滑剂)和2kg黑色母粒，并将其一起加入高速搅拌机中，搅拌混合至均匀，得混合物；
步骤二、然后称取50kg直径为40μm的氮化铝粉末(导热绝缘材料)，将步骤一所得混合物和导热绝缘材料分别通过主喂料和侧喂料加入到长径比为40∶1的双螺杆挤出机中，主机的频率为25HZ，加工温度260℃，真空压力控制在0.07MPa，熔融混炼后挤出拉条、切粒、包装，即得。
实施例2
步骤一、先将尼龙6树脂放置于100℃的烘箱中干燥3-4小时，使其含水率小于5‰；然后按比例称取50kg干燥后的尼龙6树脂、3kg聚乙烯辛烯共聚弹性体-马来酸酐共聚(增韧剂)、0.25kg N，N’-1，6-亚已基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺](抗氧剂)、0.25kg三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂)、1kg硅酮粉(润滑剂)和2kg黑色母粒，并将其一起加入高速搅拌机中，搅拌混合至均匀，得混合物；
步骤二、然后称取50kg硫酸钡粉末(导热绝缘材料)，将步骤一所得混合物和导热绝缘材料分别通过主喂料和侧喂料加入到长径比为40∶1的双螺杆挤出机中，主机的频率为25HZ，加工温度260℃，真空压力控制在0.07MPa，熔融混炼后挤出拉条、切粒、包装，即得。
实施例3
步骤一、先将尼龙6树脂放置于100℃的烘箱中干燥3-4小时，使其含水率小于5‰；然后按比例称取50kg干燥后的尼龙6树脂、3kg聚乙烯辛烯共聚弹性体-马来酸酐共聚(增韧剂)、0.25kg N，N’-1，6-亚已基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺](抗氧剂)、0.25kg三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂)、1kg硅酮粉(润滑剂)和2kg黑色母粒，并将其一起加入高速搅拌机中，搅拌混合至均匀，得混合物；
步骤二、然后称取30kg直径为40μm的氮化铝粉末(导热绝缘材料)和20kg硫酸钡粉末(导热绝缘材料)，混合均匀，将步骤一所得混合物和混合均匀的导热绝缘材料分别通过主喂料和侧喂料加入到长径比为40∶1的双螺杆挤出机中，主机的频率为25HZ，加工温度260℃，真空压力控制在0.07MPa，熔融混炼后挤出拉条、切粒、包装，即得。
实施例4
步骤一、先将尼龙树脂放置于100℃的烘箱中干燥3-4小时，使其含水率小于5‰；然后按比例称取50kg干燥后的尼龙6树脂、3kg聚乙烯辛烯共聚弹性体-马来酸酐共聚(增韧剂)、0.25kg N，N’-1，6-亚已基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺](抗氧剂)、0.25kg三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂)、1kg硅酮粉(润滑剂)、2kg黑色母粒和1kg聚二甲基硅氧烷，并将其一起加入高速搅拌机中，搅拌混合至均匀，得混合物；
步骤二、然后称取30kg直径为40μm的氮化铝粉末(导热绝缘材料)和20kg硫酸钡粉末(导热绝缘材料)，混合均匀，将步骤一所得混合物和混合均匀的导热绝缘材料分别通过主喂料和侧喂料加入到长径比为40∶1的双螺杆挤出机中，主机的频率为25HZ，加工温度260℃，真空压力控制在0.07MPa，熔融混炼后挤出拉条、切粒、包装，即得。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种导热尼龙复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
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，还包括0.5-1.5重量份的聚二甲基硅氧烷。
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，所述导热绝缘材料选自氮化铝、碳化硅、氮化硅镁、硫酸钡、三氧化二铝、氧化镁、氮化硼中的一种或几种。
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，所述抗氧剂包括N，N’-1，6-亚已基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺]、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种。
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，所述润滑剂包括硅酮粉、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、乙撑双硬脂肪酸酰胺、氧化聚乙烯蜡、褐煤蜡中的一种或几种。
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，所述增韧剂包括聚乙烯辛烯共聚弹性体-马来酸酐共聚物、三元乙丙橡胶-马来酸酐共聚物和聚苯乙烯-乙烯-丁烯-聚苯乙烯-马来酸酐共聚物中的一种或几种。
7.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，包括以下重量份的原料：
8.一种如权利要求1～7中任一项所述的导热尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一、先将尼龙树脂放置于100℃的烘箱中干燥3-4小时，使其含水率小于5‰；然后按比例称取干燥后的尼龙树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂和色母粒，并将其一起加入高速搅拌机中，选择性加入聚二甲基硅氧烷，搅拌混合至均匀，得混合物；
步骤二、将步骤一所得混合物和导热绝缘材料分别通过主喂料和侧喂料加入到长径比为40∶1的双螺杆挤出机中，主机的频率为20-30HZ，加工温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa，熔融混炼后挤出拉条、切粒、包装，即得。
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