CN109608875A - 一种导热尼龙6树脂复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种导热尼龙6树脂复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109608875A
CN109608875A CN201910023480.6A CN201910023480A CN109608875A CN 109608875 A CN109608875 A CN 109608875A CN 201910023480 A CN201910023480 A CN 201910023480A CN 109608875 A CN109608875 A CN 109608875A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite material
thermally conductive
graphene oxide
heat filling
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910023480.6A
Other languages
English (en)
Inventor
吐松
何青博
傅江铭
张艳
林新萍
尹应武
叶李艺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen University
Original Assignee
Xiamen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen University filed Critical Xiamen University
Priority to CN201910023480.6A priority Critical patent/CN109608875A/zh
Publication of CN109608875A publication Critical patent/CN109608875A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06—Elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K13/00—Use of mixtures of ingredients not covered by one single of the preceding main groups, each of these compounds being essential
    • C08K13/06—Pretreated ingredients and ingredients covered by the main groups C08K3/00 - C08K7/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/13—Phenols; Phenolates
    • C08K5/134—Phenols containing ester groups
    • C08K5/1345—Carboxylic esters of phenolcarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/20—Carboxylic acid amides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种导热尼龙6树脂复合材料及其制备方法，属于改性尼龙树脂领域。目的是提供的树脂复合材料具有良好的机械性能以及高热导率的特点；导热填料价格低廉且性能优良；提供的制备方法工艺简单且成本低廉。这种复合材料由以下重量份数的组分制成：尼龙6树脂100份、导热填料1～10份、碳纤维1～5份、抗氧化剂1010 1～5份、乙撑双硬脂酰胺1～5份。本方案选用磺化、还原改性的氧化石墨烯为导热填料，该类导热填料改性条件温和，成本低廉，可在较低的导热填料填充情况下保证复合材料有较优的导热性能和机械性能。

Description

一种导热尼龙6树脂复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种导热尼龙6树脂复合材料及其制备方法。
背景技术
导热尼龙作为重点新材料首批次应用保险补偿试点项目之一，具有广阔的应用前景与应用价值。并且目前，工业中常用的导热散热器件主要以金属，及其氧化物、氮化物等为主，而这些材料难以加工成型，耐溶剂性差，价格高，性能脆等，因此采用其他材料替代这些传统材料势在必行。
高分子聚合物材料有着优良的加工性能，且耐溶剂性好，耐腐蚀，价格低廉等优点，在很多行业领域已经取代传统金属、陶瓷材料，但是高分子聚合物导热性能较差，因此必须对聚合物中加入导热填料以提高其热导率，常用的导热填料主要有金属、金属氧化物、金属氮化物以及石墨等，但是过多的填充导热填料会使得聚合物材料的力学性能大幅度下降从而影响其实际应用，因此如何在保证聚合物材料的优异力学性能前提下来提高其热导率是当前需要决解的一大难题。
中国专利CN105778278A中公开了一种纳米碳材料填充高导热树脂复合材料及其制备方法，该方法中在30～45份重量的树脂中填充30～50份重量的纳米级别的导热碳材料，所制备的复合材料热导率仅1W/(m*k)左右，缺口冲击强度仅4～5KJ/m2左右，拉伸强度与弯曲强度也普遍偏低。中国专利CN102464883A中公开了一种导热树脂组合物及其制备方法，该方法中在100重量份数的尼龙6树脂或者聚苯硫醚树脂中添加80～120重量份数的膨胀石墨或者鳞片石墨，所制备的复合材料热导率在1～1.8W/(m*k)左右，拉伸强度在45～55MPa左右，缺口冲击强度仅在20～40J/m。上述方案技术活不能给树脂材料提供足够高的热导率和机械强度，或不能让复合材料高热导率与高机械性能良好共存，并不能有效解决当前存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种导热尼龙6树脂复合材料及其制备方法，解决了上述背景技术中高导热并且保持优良机械性能的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种导热尼龙6树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)预混物的制备：将尼龙6树脂、碳纤维、抗氧剂1010、乙撑双硬脂酰胺以100:1～5:1～5:1～5的质量比混合均匀，形成预混物；
(2)导热填料的磺化改性：将氧化石墨烯以三氧化硫的二氯乙烷溶液作为磺化改性试剂，进行磺化反应得到磺化改性的氧化石墨烯导热填料；
(3)复合材料胶液的配制：将步骤(1)的预混物与步骤(2)的导热填料按重量份103～115:1～10的比例，加热至200～280℃下熔融并混合均匀，得到复合材料胶液；
(4)成型：将步骤(3)复合材料胶液导入模具中，即得到成品导热尼龙6树脂复合材料。
在本发明一较佳实施例中，所述步骤(2)导热填料的磺化改性包括如下步骤：
①将氧化石墨烯均匀分散在二氯乙烷溶剂中，然后滴加三氧化硫的二氯乙烷溶液；其中，氧化石墨烯与二氯乙烷溶剂的用量比为1g:50～500mL，氧化石墨烯与三氧化硫的质量比为5:1～1:5；
②在70℃～120℃下回流磺化反应10～24小时；
③加入水合肼，80℃～120℃下回流反应10～24小时，其中氧化石墨烯与水合肼的用量比为1g：1～10mL；
④反应完成后，过滤、洗涤、干燥得到磺化改性的氧化石墨烯导热填料。
在本发明一较佳实施例中，所述步骤(3)在100～1400r/min的机械搅拌速度下混合40～50分钟。
本发明还提供了上述方法制备的一种导热尼龙6树脂复合材料，按重量份由如下组分组成：
在本发明一较佳实施例中，所述导热填料为磺化改性的氧化石墨烯，磺化改性试剂为三氧化硫的二氯乙烷溶液。
在本发明一较佳实施例中，所述复合材料的导热率不小于0.3W/(m*K)。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1.本方案复合材料很大程度上增加了填料与尼龙6基体的相容性，使得填料在尼龙6树脂基体内部形成了较为完善的导热网络结构，可以在很小的填充量下对尼龙6复合材料的热导率有很大的提升，实现高热导率与高机械性能的良好共存；
2.本方案对导热填料进行了磺化处理，与传统的偶联剂处理填料的方法相比，磺化改性成本更低、改性条件温和；
3.本方案使用氧化石墨烯为导热填料，价格低廉且性能优良；提供的制备方法工艺简单且成本低廉，具有良好的工业实用性。
具体实施方式
实施例1
本实施例的一种导热尼龙6树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)预混物的制备：按重量份将尼龙6树脂100份、碳纤维2份、抗氧剂1010 1份、乙撑双硬脂酰胺1.5份混合均匀，形成预混物；
(2)导热填料的磺化改性：将氧化石墨烯以三氧化硫的二氯乙烷溶液作为磺化改性试剂，进行磺化反应，得到1重量份的磺化改性的氧化石墨烯导热填料；
导热填料的磺化改性具体步骤如下(以每1g氧化石墨烯用量计)：
①将1g氧化石墨烯均匀分散在100mL二氯乙烷溶剂中，然后滴加1g三氧化硫的二氯乙烷溶液；
②在90℃下回流磺化反应24小时；
③加入2mL水合肼，100℃下回流反应12小时；
④反应完成后，过滤、洗涤、干燥得到磺化改性的氧化石墨烯导热填料备用；
(3)复合材料胶液的配制：将步骤(1)的预混物与步骤(2)的导热填料与混合，加入到自制反应器中，加热至260℃下熔融并在100～1400r/min的机械搅拌速度下混合45分钟，至混合均匀，得到复合材料胶液；
(4)成型：将步骤(3)复合材料胶液导入模具中，即得到成品导热尼龙6树脂复合材料。
本实施例的一种导热尼龙6树脂复合材料，按重量份由如下组分组成：
其各项测试结果见表1。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：
所述导热尼龙6树脂复合材料按重量份由以下组分组成：
尼龙6树脂100份，磺化改性的氧化石墨烯1份，乙撑双硬脂酰胺1.5份，抗氧剂1份，碳纤维2份。
本实施例导热尼龙6树脂复合材料各项测试结果见表1。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于：
所述导热尼龙6树脂复合材料按重量份由以下组分组成：
尼龙6树脂100份，磺化改性的氧化石墨烯1份，乙撑双硬脂酰胺1.5份，抗氧剂1份，碳纤维2份。
本实施例导热尼龙6树脂复合材料各项测试结果见表1。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于：
所述导热尼龙6树脂复合材料按重量份由以下组分组成：
尼龙6树脂100份，磺化改性的氧化石墨烯4份，乙撑双硬脂酰胺1.5份，抗氧剂1份，碳纤维2份。
本实施例导热尼龙6树脂复合材料各项测试结果见表1。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于：
所述导热尼龙6树脂复合材料按重量份由以下组分组成：
尼龙6树脂100份，磺化改性的氧化石墨烯4份，乙撑双硬脂酰胺1.5份，抗氧剂1份，碳纤维2份。
本实施例导热尼龙6树脂复合材料各项测试结果见表1。
对比例1
称取纯尼龙6树脂100份，加入到自制反应器中，加热至260℃下熔融并在100～1400r/min的机械搅拌速度下搅拌45分钟，随后导入模具中，即得到成品，其各项测试结果见表1。
表1各实施例及对比例参数测试结果
指标 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
弯曲强度MPa 108 101 99 98 87 128.98
抗冲击强度kJ/m<sup>2</sup> 7.28 6.97 6.65 7.12 6.38 8.75
热导率W/(m*K) 0.66 0.422 0.406 0.32 0.674 0.19
力学性能采用美斯特UTM4504型万能试验机测试，导热系数测试采用Hot-disk德国耐驰激光导热系数仪测量。
由表1可以看出，磺化改性氧化石墨烯后填充尼龙6，得到的导热复合材料，其拉伸强度、弯曲强度、抗冲击强度对比空白的尼龙6材料只有很小幅度的下降，但是其热导率却有很大幅度的上升。达到了该发明的最终目的：保持尼龙6材料的力学性能的基础上大幅度提升其热导率。
本领域技术人员可知，当本发明的技术参数在如下范围内变化时，可以预期得到与上述实施例相同或相近的技术效果：步骤(2)中氧化石墨烯与二氯乙烷溶剂的用量比为1g:50～500mL，氧化石墨烯与三氧化硫的质量比为5:1～1:5；
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种导热尼龙6树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)预混物的制备：将尼龙6树脂、碳纤维、抗氧剂1010、乙撑双硬脂酰胺以100:1～5:1～5:1～5的质量比混合均匀，形成预混物；
(2)导热填料的磺化改性：将氧化石墨烯以三氧化硫的二氯乙烷溶液作为磺化改性试剂，进行磺化反应得到磺化改性的氧化石墨烯导热填料；
(3)复合材料胶液的配制：将步骤(1)的预混物与步骤(2)的导热填料按重量份103～115:1～10的比例，加热至200～280℃下熔融并混合均匀，得到复合材料胶液；
(4)成型：将步骤(3)复合材料胶液导入模具中，即得到成品导热尼龙6树脂复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种导热尼龙6树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)导热填料的磺化改性包括如下步骤：
①将氧化石墨烯均匀分散在二氯乙烷溶剂中，然后滴加三氧化硫的二氯乙烷溶液；其中，氧化石墨烯与二氯乙烷溶剂的用量比为1g:50～500mL，氧化石墨烯与三氧化硫的质量比为5:1～1:5；
②在70℃～120℃下回流磺化反应10～24小时；
③加入水合肼，80℃～120℃下回流反应10～24小时，其中氧化石墨烯与水合肼的用量比为1g：1～10mL；
④反应完成后，过滤、洗涤、干燥得到磺化改性的氧化石墨烯导热填料。
3.根据权利要求1所述的一种导热尼龙6树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)在100～1400r/min的机械搅拌速度下混合40～50分钟。
4.如权利要求1～3任一项所述方法制备的一种导热尼龙6树脂复合材料，其特征在于，按重量份由如下组分组成：
。
5.根据权利要求4所述的一种导热尼龙6树脂复合材料，其特征在于：所述导热填料为磺化改性的氧化石墨烯，磺化改性试剂为三氧化硫的二氯乙烷溶液。
6.根据权利要求4所述的一种导热尼龙6树脂复合材料，其特征在于：所述复合材料的导热率不小于0.3W/(m*K)。
CN201910023480.6A 2019-01-10 2019-01-10 一种导热尼龙6树脂复合材料及其制备方法 Pending CN109608875A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910023480.6A CN109608875A (zh) 2019-01-10 2019-01-10 一种导热尼龙6树脂复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910023480.6A CN109608875A (zh) 2019-01-10 2019-01-10 一种导热尼龙6树脂复合材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109608875A true CN109608875A (zh) 2019-04-12

Family

ID=66016513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910023480.6A Pending CN109608875A (zh) 2019-01-10 2019-01-10 一种导热尼龙6树脂复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109608875A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113150541A (zh) * 2021-04-02 2021-07-23 浙江工业大学 一种高强度高导热尼龙复合材料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104497565A (zh) * 2015-01-14 2015-04-08 苏州高通新材料科技有限公司 具有超强流动性的尼龙材料及其制备方法
CN104844794A (zh) * 2015-05-20 2015-08-19 苏州高通新材料科技有限公司 基于磺化石墨烯的导热尼龙材料及其制备方法
CN105504803A (zh) * 2015-12-30 2016-04-20 上海普利特复合材料股份有限公司 一种高流动性纤维增强尼龙复合材料及其制备方法
CN106145100A (zh) * 2016-07-01 2016-11-23 国家地质实验测试中心 磺化石墨烯的制备方法及其检测重金属离子的方法
CN107641319A (zh) * 2017-09-29 2018-01-30 金旸（厦门）新材料科技有限公司 一种石墨烯改性的导热绝缘尼龙6材料及其制备方法
CN108690350A (zh) * 2017-10-19 2018-10-23 厦门稀土材料研究所 一种石墨烯改性的阻燃导热尼龙塑料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104497565A (zh) * 2015-01-14 2015-04-08 苏州高通新材料科技有限公司 具有超强流动性的尼龙材料及其制备方法
CN104844794A (zh) * 2015-05-20 2015-08-19 苏州高通新材料科技有限公司 基于磺化石墨烯的导热尼龙材料及其制备方法
CN105504803A (zh) * 2015-12-30 2016-04-20 上海普利特复合材料股份有限公司 一种高流动性纤维增强尼龙复合材料及其制备方法
CN106145100A (zh) * 2016-07-01 2016-11-23 国家地质实验测试中心 磺化石墨烯的制备方法及其检测重金属离子的方法
CN107641319A (zh) * 2017-09-29 2018-01-30 金旸（厦门）新材料科技有限公司 一种石墨烯改性的导热绝缘尼龙6材料及其制备方法
CN108690350A (zh) * 2017-10-19 2018-10-23 厦门稀土材料研究所 一种石墨烯改性的阻燃导热尼龙塑料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张巧玲等: "《化工工艺学》", 31 July 2015, 国防工业出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113150541A (zh) * 2021-04-02 2021-07-23 浙江工业大学 一种高强度高导热尼龙复合材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6542302B2 (ja) カーボンブラックを生成するための改善された方法
Hsissou et al. Investigation of structure and rheological behavior of a new epoxy polymer pentaglycidyl ether pentabisphenol A of phosphorus and of its composite with natural phosphate
CN108004779B (zh) 一种碳纤维用聚芳醚酮树脂基悬浮液上浆剂及其制备方法
CN105504803B (zh) 一种高流动性纤维增强尼龙复合材料及其制备方法
CN106751587B (zh) 石墨烯3d打印材料及其制备方法
CN112852157A (zh) 一种具有良好环氧粘结力的导电pps复合材料及其制备方法
Wu et al. Effect of different amino functionalized carbon nanotubes on curing behavior and mechanical properties of carbon fiber/epoxy composites
CN107286585A (zh) 一种用于高模量碳纤维预浸料的环氧热熔胶及其制备方法
CN105368046A (zh) 氰酸酯树脂/导热填料组合物、预浸料及其应用
CN109608875A (zh) 一种导热尼龙6树脂复合材料及其制备方法
CN110615953B (zh) 一种新型抗静电abs复合材料及其制备方法
CN105968726B (zh) 具有双交联网络结构的环氧树脂及其制备方法
Chen et al. High‐epoxy value bio‐based epoxy emulsion reinforced interfacial properties of carbon fiber/epoxy composites
CN108004781B (zh) 一种碳纤维用聚酰胺树脂基悬浮液上浆剂及其制备方法
CN106928540A (zh) 一种高刚耐热聚丙烯/聚苯硫醚pp/pps合金及其制备方法
CN108929537A (zh) 一种改性尼龙组合物及其制备方法
CN106398191A (zh) 一种无卤阻燃长玻纤增强尼龙6t复合材料及其制备方法
CN109135176A (zh) 一种聚醚醚酮-硅藻土复合材料的制备方法
CN109575405A (zh) 一种改性超高分子量聚乙烯及其制备方法、聚乙烯复合材料及其制备方法
CN105733231A (zh) 以硫酸钙晶须改性的聚碳酸酯合金材料及其制法
CN111040282A (zh) 一种高强度高耐热性的聚乙烯玻璃纤维增强带及其制备方法
CN105482449B (zh) 一种汽车用耐醇解ppa复合材料及其加工方法
CN109320960A (zh) 尼龙复合材料及其制备方法
CN109161180B (zh) 高表观性能玻纤增强pc/pbt合金汽车雨刮器材料及制备
CN108017894B (zh) 一种耐高低温耐水解的pc合金及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190412

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication