CN111004498A - 一种用于5g通讯器材的尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料领域，公开了一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料，包括以下组分：多壁碳纳米管、PA11T、偶联剂、导热填料、抗氧剂、润滑剂和聚合物流动改质剂。本发明的尼龙复合材料具有耐高温、高导热和低介电常数的优点，满足5G时代手机塑料对介电常数的要求。本发明加入的多壁碳纳米管，具有很好的导电和导热能力，而且介电常数低，加入的多壁碳纳米管超过了渗滤阈值，纳米炭管相互链接在一起，导电能力改善，介电常数下降，介电损耗也下降。

Description

一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料及其制备方法。
背景技术
热塑性高分子聚合物聚酰胺，俗称尼龙，具有优异的力学性能、较高的强度及自润滑性，同时具有优异的耐化学品性。在工程塑料的塑代钢、以塑代木应用中有着重要的作用。
聚十一内酰胺(PA11)又称尼龙11，为白色、半透明结晶型聚合物，相对密度小，熔点低，吸水性低，尺寸稳定性好，柔性好，耐曲折，低温冲击性好，成型温度范围宽，成纤性亦好，染色性差。PA11T为耐高温尼龙材料，可采用一般热塑性塑料成型工艺，可烧结成型、流延成膜、金属表面静电粉末涂覆和火焰喷涂，亦可使其应用于手机使用的塑料材料。
随着手机行业的发展，5G时代的到来，手机用塑料材料的介电常数对信号的损耗广泛受到重视。低介电常数的材料对信号的损害更小，更符合5G时代对材料的性能要求。然而，目前经常使用的塑料材料的介电常数为3.8-3.9，介电常数值较大，对信号损耗也较大。
因此，继续开发一种耐高温、高导热和低介电常数的尼龙复合材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料及其制备方法，该尼龙复合材料具有耐高温、高导热和低介电常数的优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料，包括以下组分：多壁碳纳米管、PA11T、偶联剂、导热填料、抗氧剂、润滑剂和聚合物流动改质剂。
优选地，所述用于5G通讯器材的尼龙复合材料，由以下质量份数的组分制备而成：20-50份多壁碳纳米管、60-100份PA11T、0.5-3份偶联剂、20-40份导热填料、0.2-2份抗氧剂、0.1-2份润滑剂和0.5-3份聚合物流动改质剂。
优选地，所述多壁碳纳米管的管径为5-20nm。
优选地，所述偶联剂选自N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
优选地，所述导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅或石墨中的至少一种。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和含硫抗氧剂中的一种或几种。
优选地，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、褐煤酸蜡、硅酮粉、蒙旦蜡和聚酯蜡中的一种或几种。
优选地，所述聚合物流动改质剂选自温州龙鸥新科技有限公司的防玻纤外漏剂PFE。
优选地，所述PA11T为耐高温尼龙。
一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PA11T、抗氧剂、润滑剂、聚合物流动改质剂和导热填料混合，得到预混料；
(2)将多壁碳纳米管和偶联剂混合加入预混料中，加热反应；
(3)再加入挤出机挤出造粒，得到用于5G通讯器材的尼龙复合材料。
优选地，步骤(1)所述混合的时间为10-15min。
优选地，步骤(2)所述加热的温度为250℃-270℃，所述反应的时间为20-60min。
优选地，步骤(3)所述挤出机的转速为1000-1500r/min。
一种尼龙复合材料在5G通讯器材的应用。
本发明的有益技术效果是：
本发明的尼龙复合材料具有耐高温、高导热和低介电常数的优点，满足5G时代手机塑料对介电常数的要求。
(1)本发明选用PA11T的分子链结构中具有对称的苯环结构，由于苯环的共轭效应以及酰胺基团的分子间氢键作用，因此结晶率高，熔点也高。
(2)本发明加入的多壁碳纳米管，具有很好的导电和导热能力，而且介电常数低，加入的多壁碳纳米管超过了渗滤阈值，纳米炭管相互链接在一起，导电能力改善，介电常数下降，介电损耗也下降。
(3)本发明添加的反应型流动改质剂具备星型网络结构，可大幅提高基体流动性，改善材料加工性能；反应型流动改质剂含有可与导热成分表面活性基以及尼龙端羟基反应的基团，从而增强多壁碳纳米管与基体的桥接能力，使材料更易形成均匀的导热通路。
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了，下面通过实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料，由以下质量份数的组分制备而成：30份多壁碳纳米管、80份PA11T、0.5份N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、0.5份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、10份氧化铝、10份氮化铝、10份氮化硼、0.5份受阻酚类抗氧剂、0.5份亚磷酸酯类抗氧剂、0.2份聚乙烯蜡、0.3份褐煤酸蜡和1份防玻纤外漏剂PFE。
一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PA11T、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、聚乙烯蜡、褐煤酸蜡和氧化铝、氮化铝、氮化硼混合10min，得到预混料；
(2)将多壁碳纳米管、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合加入预混料中，加热至260℃反应50min；
(3)再加入转速为1500r/min挤出机挤出造粒，得到用于5G通讯器材的尼龙复合材料。
实施例2
一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料，由以下质量份数的组分制备而成：40份多壁碳纳米管、90份PA11T、1份N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、1份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、15份氧化铝、10份氮化铝、10份氮化硼、1份受阻酚类抗氧剂、1份亚磷酸酯类抗氧剂、0.5份聚乙烯蜡、0.5份褐煤酸蜡和1.5份防玻纤外漏剂PFE。
一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PA11T、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、聚乙烯蜡、褐煤酸蜡和氧化铝、氮化铝、氮化硼混合10min，得到预混料；
(2)将多壁碳纳米管、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合加入预混料中，加热至260℃反应50min；
(3)加入转速为1500r/min挤出机挤出造粒，得到用于5G通讯器材的尼龙复合材料。
实施例3
一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料，由以下质量份数的组分制备而成：40份多壁碳纳米管、100份PA11T、1份N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、1份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、15份氧化铝、15份氮化铝、10份氮化硼、1份受阻酚类抗氧剂、1份亚磷酸酯类抗氧剂、1份聚乙烯蜡、1份褐煤酸蜡和2份防玻纤外漏剂PFE。
一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PA11T、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、聚乙烯蜡、褐煤酸蜡和氧化铝、氮化铝、氮化硼混合10min，得到预混料；
(2)将多壁碳纳米管、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合加入预混料中，加热至260℃反应50min；
(3)加入转速为1500r/min挤出机挤出造粒，得到用于5G通讯器材的尼龙复合材料。
实施例4
一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料，由以下质量份数的组分制备而成：20份多壁碳纳米管、70份PA11T、0.2份N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、0.3份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、8份氧化铝、8份氮化铝、8份氮化硼、0.2份受阻酚类抗氧剂、0.3份亚磷酸酯类抗氧剂、0.2份聚乙烯蜡、0.3份褐煤酸蜡和0.5份防玻纤外漏剂PFE。
一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PA11T、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、聚乙烯蜡、褐煤酸蜡和氧化铝、氮化铝、氮化硼混合10min，得到预混料；
(2)将多壁碳纳米管、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合加入预混料中，加热至260℃反应50min；
(3)加入转速为1500r/min挤出机挤出造粒，得到用于5G通讯器材的尼龙复合材料。
对比例1
一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料，由以下质量份数的组分制备而成：5份多壁碳纳米管、90份PA11T、1份N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、1份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、15份氧化铝、10份氮化铝、10份氮化硼、1份受阻酚类抗氧剂、1份亚磷酸酯类抗氧剂、0.5份聚乙烯蜡、0.5份褐煤酸蜡和1.5份防玻纤外漏剂PFE。
一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PA11T、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、聚乙烯蜡、褐煤酸蜡和氧化铝、氮化铝、氮化硼混合10min，得到预混料；
(2)将多壁碳纳米管、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合加入预混料中，加热至260℃反应50min；
(3)加入转速为1500r/min挤出机挤出造粒，得到用于5G通讯器材的尼龙复合材料。
对比例2
一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料，由以下质量份数的组分制备而成：40份多壁碳纳米管、90份PA11T、1份N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、1份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、15份氧化铝、10份氮化铝、10份氮化硼、1份受阻酚类抗氧剂、1份亚磷酸酯类抗氧剂、0.5份聚乙烯蜡和0.5份褐煤酸蜡。
一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PA11T、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、聚乙烯蜡、褐煤酸蜡和氧化铝、氮化铝、氮化硼混合10min，得到预混料；
(2)将多壁碳纳米管、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合加入预混料中，加热至260℃反应50min；
(3)加入转速为1500r/min挤出机挤出造粒，得到用于5G通讯器材的尼龙复合材料。
对实施例1-4制备的用于5G通讯器材的尼龙复合材料及对比例1-2所制得的用于5G通讯器材的尼龙复合材料进行性能测试对比，结果如表1所示。
表1实施例1-4及对比例1-2性能测试结果
Figure BDA0002334081040000051
Figure BDA0002334081040000061
从表1所示，实施例1-4制备的用于5G通讯器材的尼龙复合材料具备较低的介电常数，比较实施例与对比例介电常数及介电损耗差异，本发明的尼龙复合材料满足登通讯电子GB/T12636的要求，符合5G时代对手机材料的要求。拉伸强度弯曲强度、弯曲模量、简支梁缺口冲击强度、熔融指数均满足行业要求。

Claims (10)

1.一种用于5G通讯器材的尼龙复合材料，其特征在于，包括以下组分：多壁碳纳米管、PA11T、偶联剂、导热填料、抗氧剂、润滑剂和聚合物流动改质剂。
2.根据权利要求1所述的用于5G通讯器材的尼龙复合材料，其特征在于，由以下质量份数的组分制备而成：20-50份多壁碳纳米管、60-100份PA11T、0.5-3份偶联剂、20-40份导热填料、0.2-2份抗氧剂、0.1-2份润滑剂和0.5-3份聚合物流动改质剂。
3.根据权利要求1所述的用于5G通讯器材的尼龙复合材料，其特征在于，所述偶联剂选自N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的用于5G通讯器材的尼龙复合材料，其特征在于，所述导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅和石墨中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的用于5G通讯器材的尼龙复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和含硫抗氧剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的用于5G通讯器材的尼龙复合材料，其特征在于，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、褐煤酸蜡、硅酮粉、蒙旦蜡和聚酯蜡中的一种或几种。
7.权利要求1-6任一项所述的用于5G通讯器材的尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将PA11T、抗氧剂、润滑剂、聚合物流动改质剂和导热填料混合，得到预混料；
(2)将多壁碳纳米管和偶联剂混合加入预混料中，加热反应；
(3)再加入挤出机挤出造粒，得到用于5G通讯器材的尼龙复合材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的时间为10-15min。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述加热的温度为250℃-270℃，所述反应的时间为20-60min。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述挤出机的转速为1000-1500r/min。
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