CN106916443A - 一种导热尼龙塑料及制备导热尼龙塑料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导热尼龙塑料及制备导热尼龙塑料的方法，用于提供一种具有较好的韧性的导热尼龙塑料。制备所述导热尼龙塑料的原材料包括尼龙树脂和增韧剂；其中，所述增韧剂包括聚酰胺弹性体和聚烯烃弹性体，用于增加所述导热尼龙塑料的韧性。

Description

一种导热尼龙塑料及制备导热尼龙塑料的方法

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，尤其涉及一种导热尼龙塑料及制备导热尼龙塑料的方法。

背景技术

目前，照明所消耗的电力占了全世界电力的20％，因此为了节能，很多人选择使用电致发光二极管(light-emitting diode，LED)照明灯作为照明设备。由于LED照明灯在工作过程中会产生较多的热量传导至热沉，通过热沉散热并将热量导向LED照明灯封装体的外面，因此要求制作热沉的导热材料具有良好的导热和散热的性能。

传统上，通常选用压铸铝材制作热沉，铸铝材质具有导热性好、热传输速率高、及易加工成型等优点，但缺点是质量比较大，在加工成型过程中对环境造成的比较污染严重，且生产效率较低。因此，目前有些厂商使用了新的导热材料来制作热沉，该导热材料一般为导热尼龙塑料。

不过，目前的导热尼龙塑料的韧性不是太好，导致材料的抗冲击强度较差。

发明内容

本发明实施例提供一种导热尼龙塑料及制备导热尼龙塑料的方法，用于提供一种具有较好的韧性的导热尼龙塑料。

第一方面，提供一种导热尼龙塑料，制备所述导热尼龙塑料的原材料包括尼龙树脂和增韧剂；其中，所述增韧剂包括聚酰胺弹性体和聚烯烃弹性体，用于增加所述导热尼龙塑料的韧性。

可选的，所述聚烯烃弹性体为聚乙烯辛烯共弹性体，所述聚酰胺弹性体为热塑性弹性体。

可选的，在所述原材料中，所述聚酰胺弹性体和聚烯烃弹性体的质量比范围为[0.2，1]。

可选的，所述原材料还包括防玻纤外露剂，用于改善所述导热尼龙塑料的表面光洁度。

可选的，所述防玻纤外露剂在所述原材料中所占的质量百分比范围为[0.2％，1％]。

可选的，所述防玻纤外露剂为改性乙撑双脂肪酸酰胺。

可选的，所述原材料还包括导热填料、阻燃剂、补强剂、及润滑剂中的至少一种；其中，所述导热填料采用绝缘材料，用于在增强所述导热尼龙塑料的导热性能的同时保持所述导热尼龙塑料的绝缘性，所述阻燃剂用于使所述导热尼龙塑料具有阻燃性，所述补强剂用于增强所述导热尼龙塑料的强度，所述润滑剂用于提高所述导热尼龙塑料熔融时的流动性和所述导热尼龙塑料的表面光洁度。

可选的，所述导热填料为氧化铝，所述阻燃剂为溴化聚苯乙烯，所述补强剂为玻璃纤维，所述润滑剂为硅酮母料。

可选的，在所述原材料中，所述尼龙树脂所占的质量百分比范围为[20％，40％]，所述氧化铝所占的质量百分比范围为[50％，70％]，所述溴化聚苯乙烯所占的质量百分比范围为[10％，15％]，所述增韧剂所占的质量百分比范围为[5％，10％]，所述玻璃纤维所占的质量百分比范围为[2％，5％]，所述硅酮母料所占的质量百分比范围为[0.2％，1％]。

可选的，在所述原材料中，所述氧化铝为颗粒状，并且所述氧化铝的每个颗粒的等效粒径范围为[5μm，20μm]。

可选的，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维。

第二方面，提供一种制备导热尼龙塑料的方法，包括：

称取制备所述导热尼龙塑料的原材料；其中，所述原材料包括尼龙树脂和增韧剂；所述增韧剂包括聚酰胺弹性体和聚烯烃弹性体，用于增加所述导热尼龙塑料的韧性；

通过所述原材料制备所述导热尼龙塑料。

可选的，所述聚烯烃弹性体为聚乙烯辛烯共弹性体，所述聚酰胺弹性体为热塑性弹性体。

可选的，所述原材料还包括补防玻纤外露剂，用于改善所述导热尼龙塑料的表面光洁度。

可选的，所述防玻纤外露剂在所述原材料中所占的质量百分比范围为[0.2％，1％]。

本发明实施例提供的导热尼龙塑料使用聚酰胺弹性体和聚烯烃弹性体两种材料制作增韧剂，与单一增韧材料构成的增韧剂相比，能够更好地增加导热尼龙塑料的韧性，以使得材料不易破裂，且抗冲击强度高。并且，在使导热尼龙塑料达到相同韧性的情况下，单一增韧材料构成的增韧剂在制备导热尼龙塑料的原材料中所占的质量百分比较大，即添加比例较大，导致成本较高，而本发明实施例采用的这种增韧剂的添加比例较小，同时因减少了价格高的聚酰胺弹性体的用量，从而降低了成本。另外，本发明实施例提供的导热尼龙塑料所使用的原材料采购方便，提高了该导热尼龙塑料的市场竞争力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的导热尼龙塑料的示意图；

图2为本发明实施例提供的制备导热尼龙塑料的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，在不做特别说明的情况下，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

为了更好地理解，下面结合说明书附图介绍本发明实施例提供的技术方案。

请参见图1，本发明实施例提供一种导热尼龙塑料，制备该导热尼龙塑料的原材料包括尼龙树脂和增韧剂。其中，增韧剂包括聚酰胺弹性体和聚烯烃弹性体，用于增加所述导热尼龙塑料的韧性。

本发明实施例中，尼龙树脂可以是尼龙6树脂。这是因为尼龙6树脂的熔点较低，工艺温度范围很宽，它的抗冲击性和抗溶解性比尼龙66树脂要好，吸湿性也更强。在一种实施方式中，尼龙6树脂在原材料中所占的质量百分比范围可以为[20％，40％]。

增韧剂可以包括聚酰胺弹性体和聚烯烃弹性体，与使用单一增韧材料构成的增韧剂相比，本发明实施例中使用的增韧剂不单可以在增强导热尼龙塑料的韧性方面达到与使用单一增韧材料构成的增韧剂相媲美的效果，还可以降低增韧剂在原材料中所占的质量百分比，从而达到降低导热尼龙塑料的生产成本的目的。其中，聚烯烃弹性体可以是聚乙烯辛烯共弹性体(POE)，聚酰胺弹性体可以是热塑性弹性体(TPE)，当然这里只是举例，本发明实施例不限于此。下面仅以POE和TPE为例来介绍本发明实施例提供的这种增韧剂的优点。

TPE是聚醚和聚酰胺制备的嵌段共聚物，具有优良的韧性和较高的强度和模量，在增加导热尼龙塑料的韧性时强度、模量仍可保持在较高水平，而POE在增加导热尼龙塑料的韧性时强度、模量下降快，但价格比TPE便宜。将POE和TPE进行合理的物理交联之后，组成的增韧剂的抗张强度(代表增韧剂在增加导热尼龙塑料的韧性时使导热尼龙塑料的强度、模量维持在较高水平的能力)与韧性(例如拉伸断裂伸长率)比单用POE或单用TPE增强很多，因此，在使导热尼龙塑料达到相同的韧性、强度、及模量的情况下，POE和TPE组成的增韧剂在原材料中所占的质量百分比要比单用POE或单用TPE或使用其它单一增韧材料构成的增韧剂在原材料中所占的质量百分比要低。例如，POE和TPE组成的增韧剂在原材料中所占的质量百分比范围可以为[5％，10％]，而单使用TPE作为增韧剂在原材料中所占的质量百分比范围一般是20％。这样，与单使用TPE作为增韧剂相比，由于使用POE和TPE组成的增韧剂降低了增韧剂在原材料中所占的质量百分比，并且由于POE的价格比TPE便宜，所以使用POE和TPE组成的增韧剂的成本比起单使用TPE作为增韧剂的成本要低。

在原材料中，聚酰胺弹性体和聚烯烃弹性体的质量比范围可以为[0.2，1]，这是因为如果该质量比低于0.2的话，聚酰胺弹性体的添加比例太低，这两种材料组成的增韧剂的增韧效果不够好，而如果该质量比高于1的话，聚酰胺弹性体的添加比例太高，会提高成本。优选的，该质量比可以是2:3。2:3这个比例是经过多次实验测得的较佳比例，这是因为以该比例添加这两种材料组成的增韧剂制成的导热尼龙塑料的韧性和强度最好，成本也合适，相当于性价比最好。但本发明实施例显然不限于此，也可以出于成本和性能的考虑改变该质量比。

在一种实施方式中，增韧剂在原材料中所占的质量百分比范围可以为[5％，10％]。

原材料中还可以包括导热填料。该导热填料可以为绝缘材料，例如氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅等中的至少一种，用于在增强导热尼龙塑料的导热性能的同时使导热尼龙塑料具有良好的绝缘性能。可选的，导热填料为氧化铝，这是因为氧化铝在价格方面有很大的优势，是目前各种可以用作导热填料的绝缘材料当中性价比最好的。其中，氧化铝在原材料中所占的质量百分比范围可以为[50％，70％]。

在原材料中选用的氧化铝可以为颗粒状，并且氧化铝的每个颗粒的等效粒径范围可以为[5μm，20μm]，选用这个范围是因为在这个范围内氧化铝颗粒较容易分散，从而导热能力比较好。

原材料中还可以包括补强剂，用于增强导热尼龙塑料的强度(例如弯曲强度、弯曲模量等)，例如一种补强剂为玻璃纤维。玻璃纤维作为原材料中的补强剂，具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、及机械强度高等优点。在一种实施方式中，玻璃纤维在原材料中所占的质量百分比范围可以为[2％，5％]。

在一种实施方式中，玻璃纤维可是为短切玻璃纤维，短切玻璃纤维丝的长度例如可以为10μm。这是因为短切玻璃纤维与其它补强剂相比，能更好地增强所述导热尼龙塑料的强度。

原材料中还可以包括防玻纤外露剂，用于改善导热尼龙塑料的表面光洁度。在一种实施方式中，防玻纤外露剂在原材料中所占的质量百分比可以大于等于0.2％，因为如果该质量百分比过低的话防玻纤外露剂起不到作用，例如不能很好地改善导热尼龙塑料的表面光洁度，如果原材料中包括玻璃纤维而防玻纤外露剂在原材料中所占的质量百分比低于0.2％的话，还存在导热尼龙塑料的表面会有浮纤的问题。在这种实施方式中，防玻纤外露剂在原材料中所占的质量百分比在满足大于等于0.2％的条件的情况下还可以小于等于1％，这个一方面是出于成本考虑，另一方面是因为如果在导热尼龙塑料中添加过多防玻纤外露剂的话会导致导热尼龙塑料的表面不易印字。

在一种实施方式中，防玻纤外露剂可以是改性乙撑双脂肪酸酰胺(TAF)。这是因为TAF的分子结构是在乙撑双脂肪酸酰胺的基础上引进极性基团，导致TAF在防止玻纤外露和改善导热尼龙塑料的表面光洁度上比普通的防玻纤外露剂有更优秀的表现。

原材料中还可以包括润滑剂，用于提高导热尼龙塑料熔融时的流动性和导热尼龙塑料的表面光洁度。例如，润滑剂可以选用硅酮母料，这是因为硅酮几乎能与所有类型的热塑性塑料融合，适用于各种热塑性塑料的加工工艺，且价格相对较低。在一种实施方式中，硅酮母料所占的质量百分比范围为[0.2％，1％]。

使用防玻纤外露剂和润滑剂制备的导热尼龙塑料熔融时流动性能好，易于加工，且注塑后成品表面光洁度高，无流痕，不需要对表面再次进行加工处理。

原材料中还可以包括阻燃剂，用于使导热尼龙塑料具有阻燃性。例如，阻燃剂可以选用溴化聚苯乙烯。溴化聚苯乙烯作为阻燃剂，具有高阻燃性、热稳定性好及光稳定性好等特点。使用溴化聚苯乙烯制备的导热尼龙塑料，热稳定性能比较好。在一种实施方式中，溴化聚苯乙烯在原材料中所占的质量百分比范围为[10％，15％]。

本发明实施例提供的导热尼龙塑料使用聚酰胺弹性体和聚烯烃弹性体两种材料制作增韧剂，与单一增韧材料构成的增韧剂相比，能够更好地增加导热尼龙塑料的韧性，以使得材料不易破裂，且抗冲击强度高。并且，在使导热尼龙塑料达到相同韧性的情况下，单一增韧材料构成的增韧剂在制备导热尼龙塑料的原材料中所占的质量百分比较大，即添加比例较大，导致成本较高，而本发明实施例采用的这种增韧剂的添加比例较小，同时因减少了价格高的聚酰胺弹性体的用量，从而降低了成本。另外，本发明实施例提供的导热尼龙塑料所使用的原材料采购方便，提高了该导热尼龙塑料的市场竞争力。

请参见图2，本发明实施例提供一种导热尼龙塑料的制备方法，该方法包括以下步骤：

S201：称取制备导热尼龙塑料的原材料；其中，原材料包括尼龙树脂和增韧剂；增韧剂包括聚酰胺弹性体和聚烯烃弹性体，用于增加导热尼龙塑料的韧性。

S202：通过原材料制备导热尼龙塑料。

本发明实施例提供的制备方法可以用于制备前面介绍的导热尼龙塑料。为了对制备方法有整体的了解，下面举例介绍，下面介绍的方法所制备的导热尼龙塑料满足如下条件：制备该导热尼龙塑料的原材料中包括氧化铝、尼龙6树脂、增韧剂、溴化聚苯乙烯、玻璃纤维、硅酮母料、TAF，并且氧化铝在原材料中所占的质量百分比范围为[50％，70％]，尼龙6树脂所占的质量百分比范围为[20％，40％]，溴化聚苯乙烯所占的质量百分比范围为[10％，15％]，增韧剂所占的质量百分比范围为[5％，10％]，玻璃纤维所占的质量百分比范围为[2％，5％]，硅酮母料所占的质量百分比范围为[0.2％，1％]，TAF所占的质量百分比范围为[0.2％，1％]。

制备满足如上条件的导热尼龙塑料的方法具体如下：

按原材料中各组分所占的质量百分比称取各组分。在称取各组分后，将原材料中除玻璃纤维外的剩余原材料混合均匀，例如可以加入高速混合机混合均匀。然后，将该剩余原材料放入真空环境，例如真空干燥箱，中干燥两个小时或更长时间。选用真空环境的原因是因为尼龙树脂易吸水，不放入真空环境的话会导致最后制成的导热尼龙塑料表面有气孔，同时导热尼龙塑料的强度、韧性会降低。因为双螺杆挤出机里面的螺杆具有剪切作用，而如果将玻璃纤维从侧喂料口加入双螺杆挤出机，玻璃纤维受到的剪切作用持续时间会比较短，可以避免该剪切作用将玻璃纤维打碎，导致玻璃纤维起不到增强导热尼龙塑料的强度的作用。所以，可以将在真空环境中干燥好的剩余原材料通过主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后将玻璃纤维通过侧喂料口加入双螺杆挤出机中，由双螺杆挤出机将原材料熔融后以条状例如长条形挤出原材料的混合物。可选的，双螺杆挤出机可以为平行双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的长径比可以为40:1，双螺杆各加热温区的温度可以设置为[220℃，260℃]。对从双螺杆挤出机挤出的条状的原材料的混合物进行冷却，可以利用冷却水槽来冷却原材料的混合物，这是最方便也是最节省成本的冷却方法。在冷却后，对原材料的混合物进行切粒，例如可以使用切粒机实现。之后，对原材料的混合物进行干燥得到导热尼龙塑料，例如可以使用干燥机进行干燥。

本发明实施例提供的制备导热尼龙塑料的方法，其制备工艺简单，成本低，实用性强。

为了更好地了解本发明实施例提供的导热尼龙塑料的性能，下面介绍对本发明实施例提供的导热尼龙塑料的一种性能检测结果，下面的性能检测结果所针对的导热尼龙塑料中，尼龙-6树脂的质量百分比为25％，氧化铝的质量百分比为55％，溴化聚苯乙烯的质量百分比为10％，POE的质量百分比为3％，TPE的质量百分比为2％，玻璃纤维的质量百分比为4％，TAF的质量百分比为0.5％，硅酮母料的质量百分比为0.5％。

对该导热尼龙塑料进行性能检测的结果请参见表1：

表1

根据表1可知，该导热尼龙塑料能够代替金属铝作为LED散热器件，它具有较高的物理机械性能(如弯曲强度、弯曲模量、拉伸屈服强度、断裂伸长率、抗冲击强度等)，优良的注塑加工性能(熔融时流动性能好，易于加工，且注塑后表面光洁度高，无流痕，不需要对表面再次进行加工处理)，绝缘性好，导热、散热功能好，热稳定性能好等优点，采购方便，生产成本在现有技术的基础上大幅度下降，市场竞争力高。

本发明实施例提供的导热尼龙塑料使用聚酰胺弹性体和聚烯烃弹性体两种材料制作增韧剂，与单一增韧材料构成的增韧剂相比，能够更好地增加导热尼龙塑料的韧性，以使得材料不易破裂，且抗冲击强度高。并且，在使导热尼龙塑料达到相同韧性的情况下，单一增韧材料构成的增韧剂在制备导热尼龙塑料的原材料中所占的质量百分比较大，即添加比例较大，导致成本较高，而本发明实施例采用的这种增韧剂的添加比例较小，同时因减少了价格高的聚酰胺弹性体的用量，从而降低了成本。另外，本发明实施例提供的导热尼龙塑料所使用的原材料采购方便，提高了该导热尼龙塑料的市场竞争力。

以上所述，以上实施例仅用以对本发明的技术方案进行了详细介绍，但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，不应理解为对本发明的限制。本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种导热尼龙塑料，制备所述导热尼龙塑料的原材料包括尼龙树脂和增韧剂；其中，所述增韧剂包括聚酰胺弹性体和聚烯烃弹性体，用于增加所述导热尼龙塑料的韧性。

2.如权利要求1所述的导热尼龙塑料，其特征在于，所述聚烯烃弹性体为聚乙烯辛烯共弹性体，所述聚酰胺弹性体为热塑性弹性体。

3.如权利要求2所述的导热尼龙塑料，其特征在于，在所述原材料中，所述聚酰胺弹性体和聚烯烃弹性体的质量比范围为[0.2，1]。

4.如权利要求1所述的导热尼龙塑料，其特征在于，所述原材料还包括防玻纤外露剂，用于改善所述导热尼龙塑料的表面光洁度。

5.如权利要求4所述的导热尼龙塑料，其特征在于，所述防玻纤外露剂在所述原材料中所占的质量百分比范围为[0.2％，1％]。

6.如权利要求5所述的导热尼龙塑料，其特征在于，所述防玻纤外露剂为改性乙撑双脂肪酸酰胺。

7.如权利要求5所述的导热尼龙塑料，其特征在于，所述原材料还包括导热填料、阻燃剂、补强剂、及润滑剂中的至少一种；其中，所述导热填料采用绝缘材料，用于在增强所述导热尼龙塑料的导热性能的同时保持所述导热尼龙塑料的绝缘性，所述阻燃剂用于使所述导热尼龙塑料具有阻燃性，所述补强剂用于增强所述导热尼龙塑料的强度，所述润滑剂用于提高所述导热尼龙塑料熔融时的流动性和所述导热尼龙塑料的表面光洁度。

8.如权利要求7所述的导热尼龙塑料，其特征在于，所述导热填料为氧化铝，所述阻燃剂为溴化聚苯乙烯，所述补强剂为玻璃纤维，所述润滑剂为硅酮母料。

9.如权利要求8所述的导热尼龙塑料，其特征在于，在所述原材料中，所述尼龙树脂所占的质量百分比范围为[20％，40％]，所述氧化铝所占的质量百分比范围为[50％，70％]，所述溴化聚苯乙烯所占的质量百分比范围为[10％，15％]，所述增韧剂所占的质量百分比范围为[5％，10％]，所述玻璃纤维所占的质量百分比范围为[2％，5％]，所述硅酮母料所占的质量百分比范围为[0.2％，1％]。

10.如权利要求8所述的导热尼龙塑料，其特征在于，在所述原材料中，所述氧化铝为颗粒状，并且所述氧化铝的每个颗粒的等效粒径范围为[5μm，20μm]。

11.如权利要求8所述的导热尼龙塑料，其特征在于，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维。

12.一种制备导热尼龙塑料的方法，包括：

称取制备所述导热尼龙塑料的原材料；其中，所述原材料包括尼龙树脂和增韧剂；所述增韧剂包括聚酰胺弹性体和聚烯烃弹性体，用于增加所述导热尼龙塑料的韧性；

通过所述原材料制备所述导热尼龙塑料。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述聚烯烃弹性体为聚乙烯辛烯共弹性体，所述聚酰胺弹性体为热塑性弹性体。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述原材料还包括补防玻纤外露剂，用于改善所述导热尼龙塑料的表面光洁度。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述防玻纤外露剂在所述原材料中所占的质量百分比范围为[0.2％，1％]。