CN116218205B - 一种可电镀导热尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种可电镀导热尼龙复合材料及其制备方法。该材料包括以下组分：脂肪族尼龙、半芳香族尼龙、导热填料、玻璃纤维、增韧剂、抗氧剂、润滑剂和偶联剂；半芳香族尼龙为相对粘度2.0～2.4的MXD6或PA6I，导热填料为煅烧温度为500～700℃，粒径为2000～5000目的煅烧高岭土。该复合材料具备良好的电镀性能，通过表面电镀来覆盖制件表面，以克服普通导热尼龙材料存在容易黄变的问题。具体来讲，通过加入一定量的半芳香族尼龙，破坏脂肪族尼龙结晶，即使在材料中加入玻纤情况下，仍具有良好的表面效果。通过添加高岭土，能够让材料电镀后不起泡、起皮或剥落，即具有较佳的镀层结合力，同时也提高导热系数。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种可电镀导热尼龙复合材料及其制备方法。
背景技术
导热尼龙由于易加工、密度小、成本低、导热系数高、热辐射性能优越，在LED照明领域，被广泛用于替代金属，起散热作用，是解决LED灯具散热问题的优选材料。
导热尼龙是通过往尼龙树脂中加入一定量的导热填料，使其导热系数得到有效提高。一般导热填料为氧化镁、氧化锌、氮化硼、氮化铝、氢氧化镁、氢氧化铝等。然而由于LED照明灯具在使用时，其制件表面温度很高，长期工作时，其表面容易发黄，影响美观。
为解决尼龙材料黄变，实现金属质感，改善外观及装饰性，现有技术展开了一系列研究，例如，通过加入一定量的抗氧剂来抑制材料变黄；通过加入金属粉末实现金属质感；调制材料不同颜色等等，但这些方法同时也存在些不足，比如加入抗氧剂，只是延迟其黄变时间，是治标不治本；加入金属粉末，使材料变得更脆，且流动性下降严重，注塑时熔接痕严重；且由于导热尼龙加有大量的填料，使得在调制颜色时，颜色难于分散均匀等等，难以满足人们多样化的需求。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的导热尼龙材料存在容易黄变的问题，本发明提供一种可电镀导热尼龙复合材料，包括以下组分：脂肪族尼龙、半芳香族尼龙、导热填料、玻璃纤维、增韧剂、抗氧剂、润滑剂和偶联剂；
所述半芳香族尼龙为相对粘度2.0～2.4的MXD6或PA6I，所述导热填料为煅烧温度为500～700℃，粒径为2000～5000目的煅烧高岭土。
在一实施例中，按重量份计，包括脂肪族尼龙25～45份、半芳香族尼龙3～8份、导热填料45～55份、玻璃纤维3～7份、增韧剂2～5份、抗氧剂0.2～0.5份、润滑剂0.2～0.5份和偶联剂0.2～0.5份。
在一实施例中，所述脂肪族尼龙为相对粘度为2.0～2.4的PA6中的一种或两种不同粘度复配而成。
在一实施例中，所述玻璃纤维为短纤维或连续纤维。
在一实施例中，所述增韧剂为聚乙烯接枝马来酸酐(PE-MAH)、聚乙烯辛希共聚物接枝马来酸酐(POE-MAH)、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物接枝马来酸酐(SEBS-MAH)中的一种或两种。
在一实施例中，所述抗氧剂为以受阻酚类抗氧剂为主抗氧剂，以亚磷酸酯、硫醇类和硫代二丙酸酯中的至少一种为辅助抗氧剂。
在一实施例中，所述润滑剂为季戊四醇酯、硬脂酸丁酯、乙撑双硬脂酸酰胺、聚烯烃蜡中的至少一种。
在一实施例中，所述偶联剂为硅烷偶联剂，选自KH-550、KH-560、KH-570中的一种。
本发明还提供一种如上任意所述的可电镀导热尼龙复合材料的制备方法,将尼龙树脂、导热填料、玻璃纤维、增韧剂、抗氧剂、润滑剂和偶联剂均匀混合后，在机械装置上进行熔融共混挤出，经过切粒、烘干后，得到所述可电镀导热材料。
在一实施例中，所述机械装置为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的加工温度为200℃～260℃，转速为50rpm～600rpm。
与现有的技术相比，本发明提供的可电镀导热尼龙复合材料具备良好的电镀性能，可以通过表面电镀来覆盖制件表面，以克服普通导热尼龙材料存在容易黄变的问题。具体来讲，通过加入一定量的半芳香族尼龙，破坏脂肪族尼龙结晶，使得材料无浮纤，能够在电镀后达到光滑的效果，具有较好的表观质量，即使在材料中加入玻纤情况下，仍具有良好的表面效果。通过添加高岭土，能够让材料电镀后不起泡、起皮或剥落，即具有较佳的镀层结合力，同时也提高导热系数。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合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。
本发明还提供如下所示实施例和对比例：
本发明提供的实施例和对比例的配方(单位：重量份数)如下表1和表2所示：
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 脂肪族尼龙 | 38 | 33 | 38 | 33 |
| 半芳香族尼龙 | 3 | 8 | 8 | 8 |
| 导热填料 | 50 | 50 | 45 | 50 |
| 玻璃纤维 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 增韧剂 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 抗氧剂 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 润滑剂 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| 偶联剂 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
表2
除特别说明外，表1中实施例和表2中的对比例中的原料组分的种类选择均一致，其组分具体为：
脂肪族尼龙为相对粘度2.0的PA6；
实施例1至实施例3以及对比例2至对比例5的半芳香族尼龙为相对粘度2.0的MXD6，实施例4的半芳香族尼龙为相对粘度2.0的PA6I；
实施例1至实施例4以及对比例1、对比例2所采用的导热填料为煅烧温度为500～700℃，粒径为2000～5000目的煅烧高岭土；
对比例3的导热填料为氢氧化镁；
对比例4的导热填料为氧化镁；
对比例5的导热填料为氮化硼；
玻璃纤维为短纤维；
增韧剂为聚乙烯辛希共聚物接枝马来酸酐(POE-MAH)；
抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂1098和亚磷酸酯168；
润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺；
偶联剂为KH-550。
上述实施例和对比例的制备方法，包括如下步骤：
将尼龙树脂、导热填料、玻璃纤维、增韧剂、抗氧剂、润滑剂和偶联剂均匀混合后，在双螺杆挤出机上进行熔融共混挤出，经过切粒、烘干后，得到尼龙复合材料；
其中，双螺杆挤出机的加工温度为200℃～260℃，转速为50rpm～600rpm。
本发明还提供如下对比例
对比例6
采用其他的半芳香族尼龙PA6T代替实施例1中的MXD6，其余与实施例1保持一致。
对比例7
采用其他的半芳香族尼龙PA9T代替实施例2中的MXD6，其余与实施例2保持一致。
对比例8
采用其他的半芳香族尼龙PA10T代替实施例3中的MXD6，其余与实施例3保持一致。
分别将实施例所得的尼龙材料以及对比例所得的参比尼龙材料注塑成标准样条并按照以下方法进行简支梁缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲强度和导热系数测试，同时将以上尼龙材料和参比尼龙材料注塑成厚度为3mm的塑料板材，之后在采用相同的电镀工艺依次电镀上铜、镍、铬三层镀层，共5.5μm，得到电镀尼龙材料，之后对镀层的表观质量以及镀层结合力按照以下方法进行测试：
拉伸强度：按照I SO 527标准进行测试，拉伸速度为50mm/mi n；
弯曲强度：按照I SO 178标准进行测试，弯曲速率为2mm/mi n；
缺口冲击：强度按照I SO 180标准进行测试，缺口类型为A型；
导热系数：按照ASTM C1113标准测试；
表观质量：采用肉眼观察尼龙材料在电镀前后的表观质量；
镀层结合力：参考GB/T 23447公开的方法，将电镀尼龙材料测试样品依次按如下步骤进行处理：70℃下烘30分钟、15℃下烘15分钟、-30℃下烘30分钟、15℃下烘15分钟，依次重复以上步骤，循环5次后观察样品表面，样品表面无肉眼可观察到的腐蚀点、裂纹、起泡、剥落、退色、变形则为合格。
测试结果如表3和表4所示：
表3
表4
从表3和表4的测试结果可以得出，实施例制备的尼龙材料的冲击性能和表面效果均优于对比例，同时满足导热材料的应用和电镀需求。特别是在表观质量和镀层结合力方面，对比例1和对比例2的测试数据表明加入一定量的半芳香族尼龙有助于改善尼龙材料的表观质量和镀层结合力；对比例3、对比例4和对比例5的试验结果说明，采用氢氧化镁、氧化镁代替本发明的煅烧高岭土制得的尼龙材料虽然具有良好的表面效果，但镀层结合力存在剥落、起皮等缺陷。对比例6、对比例7和对比例8的试验结果说明，采用其他的常规的半芳香族尼龙来代替MXD6或PA6I其电镀表面效果均较为逊色。
综上，本发明提供的可电镀导热尼龙复合材料通过加入一定量的半芳香族尼龙，破坏脂肪族尼龙结晶，使得材料即使在加入玻纤情况下，仍具有良好的表面效果，以及加入高岭土，使材料具备有良好的导热作用的同时促成良好的电镀外观效果，通过表面电镀，覆盖了制件表面，从而解决了黄变的问题。因此将该材料应用于LED照明领域中，不仅可以起到良好的散热效果，延长LED灯珠寿命的作用，而且可以实现很好的金属质感，有效改善塑料外观及装饰性的，且不易黄变，满足人们多样化的需求，具有显著的技术和市场价值。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种可电镀导热尼龙复合材料, 其特征在于，包括以下组分：脂肪族尼龙、半芳香族尼龙、导热填料、玻璃纤维、增韧剂、抗氧剂、润滑剂和偶联剂；
所述脂肪族尼龙为相对粘度为2.0～2.4的PA6中的一种或两种不同粘度复配而成;
所述半芳香族尼龙为相对粘度2.0～2.4的MXD6，所述导热填料为煅烧温度为500～700℃，粒径为2000～5000目的煅烧高岭土；
按重量份计，包括脂肪族尼龙25～45份、半芳香族尼龙3～8份、导热填料45～55份、玻璃纤维3～7份、增韧剂2～5份、抗氧剂0.2～0.5份、润滑剂0.2～0.5份和偶联剂0.2～0.5份。
2.根据权利要求1所述的可电镀导热尼龙复合材料, 其特征在于，所述玻璃纤维为短纤维或连续纤维。
3.根据权利要求1所述的可电镀导热尼龙复合材料, 其特征在于，所述增韧剂为聚乙烯接枝马来酸酐、聚乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物接枝马来酸酐中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的可电镀导热尼龙复合材料, 其特征在于，所述抗氧剂为以受阻酚类抗氧剂为主抗氧剂，以亚磷酸酯、硫醇类和硫代二丙酸酯中的至少一种为辅助抗氧剂。
5.根据权利要求1所述的可电镀导热尼龙复合材料, 其特征在于，所述润滑剂为季戊四醇酯、硬脂酸丁酯、乙撑双硬脂酸酰胺、聚烯烃蜡中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的可电镀导热尼龙复合材料, 其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、KH-560、KH-570中的一种。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的可电镀导热尼龙复合材料的制备方法, 其特征在于，将尼龙树脂、导热填料、玻璃纤维、增韧剂、抗氧剂、润滑剂和偶联剂均匀混合后，在机械装置上进行熔融共混挤出，经过切粒、烘干后，得到所述可电镀导热材料。
8.根据权利要求7所述的可电镀导热尼龙复合材料的制备方法, 其特征在于，所述机械装置为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的加工温度为200℃～260℃，转速为50rpm～600rpm。
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