CN111748200A - 一种改进耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改进耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料,包括以下重量份数的原料:尼龙树脂30‑45份;导热填料30‑45份;增强材料10‑20份;增韧剂2‑5份;增白填料2‑5份;润滑剂0.5‑1.5份;复配抗氧剂0.1‑0.3份;成核剂0.05‑0.2份。制备方法将除增强材料外的其它材料先高速混合均匀,再将混合材料和增强材料分别投入双螺杆挤出机的主、侧喂料口,最终成型。本发明通过配方的改良,解决现今导热阻燃尼龙因填充过多导热填料和阻燃剂而导致其因机械性能低下而难以通过耐冷热冲击测试的技术问题,开发出耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,特别是指一种改进耐冷热冲击 的导热阻燃尼龙复合材料及其制备方法。
背景技术
功率型LED灯在发光的同时会发热,如果热量不及时散去,往往 影响LED工作稳定性和使用寿命。现今较好的做法是使用了一种以尼 龙为主的导热塑料外壳内加铝芯的LED散热外壳,来解决LED散热问 题。为了达到良好的导热效果,通常是需要在尼龙填充入大量导热填 料。为了兼具阻燃特性,通常是需要在尼龙填充阻燃剂;导热填料和 阻燃剂的加入,会导致尼龙复合材料整体机械性能变低;而通常这种 LED塑包铝散热外壳,一般需要做冷热冲击测试验证。在冷热冲击测 试中,由于尼龙复合材料与铝芯热膨胀系数差异性,往往会使机械性 能低下的尼龙复合材料散热外壳出现不同程度的开裂,而这种开裂现 象在大体积的LED灯具的散热外壳更为常见。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复 合材料及其制备方法,以解决现今导热阻燃尼龙因填充过多导热填料 和阻燃剂而导致其因机械性能低下而难以通过耐冷热冲击测试的技 术问题,开发出耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料。
为了达成上述目的,本发明的解决方案是:
一种改进耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料,包括以下重量份 数的原料:尼龙树脂30-45份;导热填料30-45份;增强材料10-20 份;增韧剂2-5份;增白填料2-5份;润滑剂0.5-1.5份;复配抗氧 剂0.1-0.3份;成核剂0.05-0.2份。
所述尼龙树脂为特征粘度是2.0dL/g的尼龙6。
所述导热填料包括氧化锌、氧化铝、氢氧化镁、氧化镁中的至少 一种。
所述增强材料包括玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维中的至少一种。
所述增韧剂包括乙烯丙烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯辛烯共聚物 接枝马来酸酐、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐中的至少一种。
所述增白填料包括钛白粉、二氧化钛、硫化锌、硫酸钡中的至少 一种。
所述润滑剂包括聚乙烯蜡、乙撑双脂肪酸酰胺、硅酮母粒、季戊 四醇硬脂酸酯中的至少一种。
所述复配抗氧剂由主抗氧剂和辅抗氧剂混合制成;其中,主抗氧 剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1098中的至少一种,辅抗氧剂包括抗氧 剂626、抗氧剂168中的至少一种。
所述成核剂包括滑石粉、褐煤酸钠盐、二氧化硅、蒙脱土中的至 少一种。
一种改进耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料的制备方法,包括 以下步骤:
步骤一、将所述尼龙树脂、导热填料、增韧剂、增白填料、润滑 剂、复配抗氧剂和成核剂通过高速混合机高速混合均匀,得到混合材 料;
步骤二、将所述混合材料加入双螺杆挤出机的主喂料口、增强材 料加入双螺杆挤出机的侧喂料口,经熔融、挤出、冷却、干燥、切粒 成粒料。
采用上述技术方案后,本发明通过配方的改良,解决现今导热阻 燃尼龙因填充过多导热填料和阻燃剂而导致其因机械性能低下而难 以通过耐冷热冲击测试的技术问题,开发出耐冷热冲击的导热阻燃尼 龙复合材料。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案,下面通过具体实施例来对本 发明进行详细阐述。
本发明包括一种改进耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料,包括 以下重量份数的原料:尼龙树脂30-45份;导热填料30-45份;增强 材料10-20份;增韧剂2-5份;增白填料2-5份;润滑剂0.5-1.5份; 复配抗氧剂0.1-0.3份;成核剂0.05-0.2份。
上述尼龙树脂为特征粘度是2.0dL/g的尼龙6。
上述导热填料包括氧化锌、氧化铝、氢氧化镁、氧化镁中的至少 一种。其中,适量氢氧化镁的加入,使得尼龙复合材料具备良好散热 能力和阻燃能力,从而使得由本发明的尼龙复合材料制成的LED灯具 使用安全大大提高。
上述增强材料包括玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维中的至少一种。
上述增韧剂包括乙烯丙烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯辛烯共聚物 接枝马来酸酐、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐中的至少一种。
上述增白填料包括钛白粉、二氧化钛、硫化锌、硫酸钡中的至少 一种。
上述润滑剂包括聚乙烯蜡、乙撑双脂肪酸酰胺、硅酮母粒、季戊 四醇硬脂酸酯中的至少一种。
上述复配抗氧剂由主抗氧剂和辅抗氧剂混合制成;其中,主抗氧 剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1098中的至少一种,辅抗氧剂包括抗氧 剂626、抗氧剂168中的至少一种。
上述成核剂包括滑石粉、褐煤酸钠盐、二氧化硅、蒙脱土中的至 少一种。
上述方案中,通过玻璃纤维、乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐、褐 煤酸钠盐三者合适配比,使得尼龙复合材料强度大大提高并且具有较 好韧性,从而极大改善了LED塑包铝散热外壳在冷热冲击测试中出现 开裂的问题。
本发明还包括一种改进耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料的 制备方法,包括以下步骤:
步骤一、将尼龙树脂、导热填料、增韧剂、增白填料、润滑剂、 复配抗氧剂和成核剂通过高速混合机高速混合均匀,得到混合材料;
步骤二、将混合材料加入双螺杆挤出机的主喂料口、增强材料加 入双螺杆挤出机的侧喂料口,经熔融、挤出、冷却、干燥、切粒成粒 料。
上述双螺杆挤出机螺筒各分区温度设定为180-250℃,螺杆转速 为350rpm。
以下通过具体的实施例和对比例来说明本发明的技术效果。
实施例1
(1)按重量份称取各组分:尼龙6:35.5份,氢氧化镁:38.5份, 玻璃纤维:12份,乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐:3份,钛白粉:4 份,聚乙烯蜡:0.5份,硅酮母粒:0.5份,抗氧剂1098:0.15份, 抗氧剂626:0.15份,褐煤酸钠盐:0.1份。
(2)将玻璃纤维以外的原料在高速混合机中混合均匀后从双螺杆 挤出机的主喂料口加入,玻璃纤维从侧喂料口喂入,再通过双螺杆挤 出机熔融挤出,挤出温度在180-250℃,螺杆转速为350rpm,然后冷 却、干燥、切粒成粒料即得产品。
实施例2
(1)按重量份称取各组分:尼龙6:35.5份,氢氧化镁:38.5份, 玻璃纤维:14份,乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐:3份,钛白粉:4 份,聚乙烯蜡:0.5份,硅酮母粒:0.5份,抗氧剂1098:0.15份, 抗氧剂626:0.15份,褐煤酸钠盐:0.1份。
(2)将玻璃纤维以外的原料在高速混合机中混合均匀后从双螺杆 挤出机的主喂料口加入,玻璃纤维从侧喂料口喂入,再通过双螺杆挤 出机熔融挤出,挤出温度在180-250℃,螺杆转速为350rpm,然后冷 却、干燥、切粒成粒料即得产品。
实施例3
(1)按重量份称取各组分:尼龙6:35.5份,氢氧化镁:38.5份, 玻璃纤维:16份,乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐:3份,钛白粉:4 份,聚乙烯蜡:0.5份,硅酮母粒:0.5份,抗氧剂1098:0.15份, 抗氧剂626:0.15份,褐煤酸钠盐:0.1份。
(2)将玻璃纤维以外的原料在高速混合机中混合均匀后从双螺杆 挤出机的主喂料口加入,玻璃纤维从侧喂料口喂入,再通过双螺杆挤 出机熔融挤出,挤出温度在180-250℃,螺杆转速为350rpm,然后冷 却、干燥、切粒成粒料即得产品。
实施例4
(1)按重量份称取各组分:尼龙6:35.5份,氢氧化镁:38.5份, 玻璃纤维:16份,乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐:4份,钛白粉:4 份,聚乙烯蜡:0.5份,硅酮母粒:0.5份,抗氧剂1098:0.15份, 抗氧剂626:0.15份,褐煤酸钠盐:0.1份。
(2)将玻璃纤维以外的原料在高速混合机中混合均匀后从双螺杆 挤出机的主喂料口加入,玻璃纤维从侧喂料口喂入,再通过双螺杆挤 出机熔融挤出,挤出温度在180-250℃,螺杆转速为350rpm,然后冷 却、干燥、切粒成粒料即得产品。
实施例5
(1)按重量份称取各组分:尼龙6:35.5份,氢氧化镁:38.5份, 玻璃纤维:16份,乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐:5份,钛白粉:4 份,聚乙烯蜡:0.5份,硅酮母粒:0.5份,抗氧剂1098:0.15份, 抗氧剂626:0.15份,褐煤酸钠盐:0.1份。
(2)将玻璃纤维以外的原料在高速混合机中混合均匀后从双螺杆 挤出机的主喂料口加入,玻璃纤维从侧喂料口喂入,再通过双螺杆挤 出机熔融挤出,挤出温度在180-250℃,螺杆转速为350rpm,然后冷 却、干燥、切粒成粒料即得产品。
实施例6
(1)按重量份称取各组分:尼龙6:35.5份,氢氧化镁:38.5份, 玻璃纤维:16份,乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐:4份,钛白粉:4 份,聚乙烯蜡:0.5份,硅酮母粒:0.5份,抗氧剂1098:0.15份, 抗氧剂626:0.15份,褐煤酸钠盐:0.15份。
(2)将玻璃纤维以外的原料在高速混合机中混合均匀后从双螺杆 挤出机的主喂料口加入,玻璃纤维从侧喂料口喂入,再通过双螺杆挤 出机熔融挤出,挤出温度在180-250℃,螺杆转速为350rpm,然后冷 却、干燥、切粒成粒料即得产品。
实施例7
(1)按重量份称取各组分:尼龙6:35.5份,氢氧化镁:38.5份, 玻璃纤维:16份,乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐:4份,钛白粉:4 份,聚乙烯蜡:0.5份,硅酮母粒:0.5份,抗氧剂1098:0.15份, 抗氧剂626:0.15份,褐煤酸钠盐:0.2份。
(2)将玻璃纤维以外的原料在高速混合机中混合均匀后从双螺杆 挤出机的主喂料口加入,玻璃纤维从侧喂料口喂入,再通过双螺杆挤 出机熔融挤出,挤出温度在180-250℃,螺杆转速为350rpm,然后冷 却、干燥、切粒成粒料即得产品。
各实施例的机械性能、导热性能、阻燃性能及耐冷热冲击情况如 下表:
注a:将各个实施例材料注射成LED塑包铝散热外壳(各5pcs) 置于设定参数为-30℃放置30mi n和-120℃放置30mi n冷热冲击烘箱 中,如此500个循环后查看各个实施例的开裂情况。
由实施例1-7测试结果来看,氢氧化镁既充当环保阻燃剂又作为 了导热填料,使得各实施例的尼龙复合材料兼具了良好的导热能力和 阻燃能力。由实施例1、2和3测试结果可知,只有一定含量玻璃纤 维加入,才能使得尼龙复合材料整体机械性能得到提高,从而使得尼 龙复合材料具有一定耐冷热冲击特性。通过实施例3、4和5对比, 只有适量的增韧剂加入,才能比较好平衡尼龙复合材料强度和韧性; 故从实施例3、4和5测试结果来看,实施例4机械性能更优些,从 而其冷热冲击测试通过率达到4/5。通过实施4、6和7结果来看, 适量褐煤酸钠盐的添加能使得尼龙复合材料的强度得到较明显的提 高;这主要归功于褐煤酸钠盐促进了尼龙6分子间相互作用,从而提 高尼龙6强度。实施例6和7所呈现的较好的综合力学性能,使得这 两者材料的5件塑包铝散热外壳均能通过冷热冲击测试。考虑到综合 力学性能及成本,实施例6的尼龙复合材料在LED塑包铝散热外壳市 场中,更具有竞争力。
通过上述方案,本发明通过配方的改良,解决现今导热阻燃尼龙 因填充过多导热填料和阻燃剂而导致其因机械性能低下而难以通过 耐冷热冲击测试的技术问题,开发出耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合 材料。
上述实施例并非限定本发明的产品形态和式样,任何所属技术领 域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰,皆应视为不脱离本发 明的专利范畴。
Claims (10)
1.一种改进耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料,其特征在于包括以下重量份数的原料:尼龙树脂30-45份;导热填料30-45份;增强材料10-20份;增韧剂2-5份;增白填料2-5份;润滑剂0.5-1.5份;复配抗氧剂0.1-0.3份;成核剂0.05-0.2份。
2.如权利要求1所述的一种改进耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料,其特征在于:
所述尼龙树脂为特征粘度是2.0dL/g的尼龙6。
3.如权利要求1所述的一种改进耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料,其特征在于:
所述导热填料包括氧化锌、氧化铝、氢氧化镁、氧化镁中的至少一种。
4.如权利要求1所述的一种改进耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料,其特征在于:
所述增强材料包括玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维中的至少一种。
5.如权利要求1所述的一种改进耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料,其特征在于:
所述增韧剂包括乙烯丙烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐中的至少一种。
6.如权利要求1所述的一种改进耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料,其特征在于:
所述增白填料包括钛白粉、二氧化钛、硫化锌、硫酸钡中的至少一种。
7.如权利要求1所述的一种改进耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料,其特征在于:
所述润滑剂包括聚乙烯蜡、乙撑双脂肪酸酰胺、硅酮母粒、季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
8.如权利要求1所述的一种改进耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料,其特征在于:
所述复配抗氧剂由主抗氧剂和辅抗氧剂混合制成;其中,主抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1098中的至少一种,辅抗氧剂包括抗氧剂626、抗氧剂168中的至少一种。
9.如权利要求1所述的一种改进耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料,其特征在于:
所述成核剂包括滑石粉、褐煤酸钠盐、二氧化硅、蒙脱土中的至少一种。
10.如权利要求1至9任一所述的一种改进耐冷热冲击的导热阻燃尼龙复合材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一、将所述尼龙树脂、导热填料、增韧剂、增白填料、润滑剂、复配抗氧剂和成核剂通过高速混合机高速混合均匀,得到混合材料;
步骤二、将所述混合材料加入双螺杆挤出机的主喂料口、增强材料加入双螺杆挤出机的侧喂料口,经熔融、挤出、冷却、干燥、切粒成粒料。
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---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20201009 |