本发明属于复合材料领域，具体涉及一种高流动导热尼龙复合材料及其制备方法和应用。
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照明领域被广泛用作散热材料，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，导热填料的添加会使得尼龙制品的流动性变差，当添加量过高(高于50wt％)时，所得尼龙材料由于流动性太低而无法满足注塑薄壁制件的需求，使其应用受到了限制。为了解决尼龙材料流动性的问题，现有技术展开了一系列研究。例如，cn107603211a公开了一种高流动高韧性导热尼龙复合材料及其制备方法，其通过添加具有树枝状结构的超支化聚酯的流动改性相容剂，从而增加流动性。cn105778485a公开了一种高流动高白度导热尼龙复合材料及其制备方法，其通过加入功能纳米材料和低粘度尼龙进行两次造粒，从而提高了高填充导热尼龙的流动性。技术实现要素：本发明旨在提供一种兼具有高流动性和导热性的尼龙复合材料及其制备方法和应用。具体地，本发明提供了一种高流动导热尼龙复合材料，其中，所述高流动导热尼龙复合材料含有尼龙树脂、导热填料、三聚氰胺氰尿酸盐以及任选的玻璃纤维、增韧剂、增白剂、抗氧剂、润滑剂和偶联剂，所述导热填料为氢氧化物，且所述导热填料、三聚氰胺氰尿酸盐和尼龙树脂的重量比为(0.5～2):(0.04～0.13):1。进一步的，所述高流动导热尼龙复合材料中尼龙树脂的含量为30～50重量份，所述导热填料的含量为40～55重量份，所述三聚氰胺氰尿酸盐的含量为2～4重量份。进一步的，以所述高流动导热尼龙复合材料的总重量为基准，所述尼龙树脂的含量为30～50wt％，所述导热填料的含量为40～55wt％，所述三聚氰胺氰尿酸盐的含量为2～4wt％，所述玻璃纤维的含量为3～7wt％，所述增韧剂的含量为2～5wt％，所述增白剂的含量为0.5～1wt％，所述抗氧剂的含量为0.2～0.5wt％，所述润滑剂的含量为0.2～0.5wt％，所述偶联剂的含量为0.2～0.5wt％。进一步的，所述尼龙树脂的相对粘度为2～2.4。进一步的，所述导热填料为氢氧化镁和/或氢氧化铝。进一步的，所述玻璃纤维为单丝直径10～13μm、长度3～5mm的短切玻璃纤维。进一步的，所述增韧剂选自聚乙烯接枝马来酸酐、聚乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐和氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物接枝马来酸酐中的至少一种。进一步的，所述增白剂为钛白粉，优选为锐钛型钛白粉和/或金红石型钛白粉。进一步的，所述抗氧剂为由主抗氧剂和辅助抗氧剂组成的复合型抗氧剂，所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，所述辅助抗氧剂选自亚磷酸酯类抗氧剂、硫醇类抗氧剂和硫代酯类抗氧剂中的至少一种。进一步的，所述润滑剂选自季戊四醇酯、硬脂酸丁酯、乙撑双硬脂酸酰胺和聚烯烃蜡中的至少一种。进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂。本发明还提供了所述高流动导热尼龙复合材料的制备方法，其中，该方法包括将所述尼龙树脂、导热填料、三聚氰胺氰尿酸盐以及任选的玻璃纤维、增韧剂、增白剂、抗氧剂、润滑剂和偶联剂按比例置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出。此外，本发明还提供了所述高流动导热尼龙复合材料作为lde灯散热材料的应用。本发明的发明人经过深入研究之后发现，当尼龙复合材料采用氢氧化物作为导热填料时，往体系中加入三聚氰胺氰尿酸盐能够对尼龙复合材料起到增塑作用，从而显著提高其流动性，由此获得的尼龙复合材料兼具有高流动性和高导热性，能够很好地运用于家电、照明等领域，特别是在一些薄壁产品上具有显著的技术和市场价值。具体实施方式在本发明中，所述尼龙树脂、导热填料和三聚氰胺氰尿酸盐为必要组分，而所述玻璃纤维、增韧剂、增白剂、抗氧剂、润滑剂和偶联剂为可选组分。其中，所述导热填料、三聚氰胺氰尿酸盐和尼龙树脂的重量比为(0.5～2):(0.04～0.13):1。具体地，所述高流动导热尼龙复合材料中尼龙树脂的含量可以为30～50重量份，所述导热填料的含量可以为40～55重量份，所述三聚氰胺氰尿酸盐的含量可以为2～4重量份。根据本发明的一种优选实施方式，以所述高流动导热尼龙复合材料的总重量为基准，所述尼龙树脂的含量为30～50wt％，所述导热填料的含量为40～55wt％，所述三聚氰胺氰尿酸盐的含量为2～4wt％，所述玻璃纤维的含量为3～7wt％，所述增韧剂的含量为2～5wt％，所述增白剂的含量为0.5～1wt％，所述抗氧剂的含量为0.2～0.5wt％，所述润滑剂的含量为0.2～0.5wt％，所述偶联剂的含量为0.2～0.5wt％。本发明对所述尼龙树脂的种类没有特别的限定，可以为现有的各种分子主链上含有重复酰胺基团的热塑性树脂，包括脂肪族尼龙、脂肪-芳香族尼龙和芳香族尼龙，其具体实例包括但不限于：pa6、pa66/6共聚尼龙、pa6i/6t共聚尼龙、pa6ipa6i/6t共聚尼龙、mxd6和pa12中的至少一种。所述尼龙树脂的相对粘度优选为2～2.4。在本发明中，所述相对粘度的测试温度为40℃±0.1℃，参比介质为96±0.15wt％的硫酸水溶液。在本发明中，所述导热填料为氢氧化物，优选为氢氧化镁和/或氢氧化铝。在以所述氢氧化物作为导热填料的基础上，三聚氰胺氰尿酸盐的加入能够提高尼龙复合材料的流动性。在本发明中，所述玻璃纤维可以为短切玻璃纤维，也可以为连续玻璃纤维，优选为短切玻璃纤维，更优选地，所述短切玻璃纤维的单丝直径为10～13μm且长度为3～5mm。本发明对所述增韧剂的种类没有特别的限定，可以为现有的各种能够提高尼龙复合材料韧性的助剂，其具体实例包括但不限于：聚乙烯接枝马来酸酐(pe-mah)、聚乙烯辛烯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)中的至少一种。本发明对所述增白剂的种类没有特别的限定，可以为现有的各种能够提高尼龙复合材料白度的助剂，特别优选为钛白粉。所述钛白粉通常通过氯化法生产得到，其可以为锐钛型钛白粉，也可以为金红石型钛白粉，还可以为两者的混合物，优选为金红石型钛白粉，最优选为氯化物法金红石型钛白粉。本发明对所述抗氧剂的种类没有特别的限定，可以为现有的各种能够提高尼龙复合材料抗氧化性能的助剂。根据本发明的一种优选实施方式，所述抗氧剂为含有主抗氧剂和辅助抗氧剂的复合型抗氧剂，其中，所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂(例如1010)，所述辅助抗氧剂选自亚磷酸酯类抗氧剂、硫醇类抗氧剂和硫代酯类抗氧剂中的至少一种。此外，所述主抗氧剂和辅助抗氧剂的重量比优选为1:(1～3)。本发明对所述润滑剂的种类没有特别的限定，可以为现有的各种能够提高尼龙复合材料润滑性能的助剂，其具体实例包括但不限于：季戊四醇酯、硬脂酸丁酯、乙撑双硬脂酸酰胺和聚烯烃蜡中的至少一种。在本发明中，所述偶联剂所起的作用为改善尼龙树脂与导热填料的界面性能，促进两者相容，从而提高材料的机械性能，同时有利于导热填料的分散以获得更好的导热性能。所述偶联剂优选为硅烷偶联剂，具体可以选自kh-550、kh-560和kh-570中的一种。本发明还提供了所述高流动导热尼龙复合材料的制备方法，其中，该方法包括将所述尼龙树脂、导热填料、三聚氰胺氰尿酸盐以及任选的玻璃纤维、增韧剂、增白剂、抗氧剂、润滑剂和偶联剂按比例置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出。在所述熔融挤出过程中，各组分可以同时从主喂料口加入双螺杆挤出机，也可以将部分组分从主喂料口加入双螺杆挤出机，而剩余组分从侧喂料口加入双螺杆挤出机。此外，在将各组分加入双螺杆挤出机之前，还可以将各组分进行预混合。所述预混合可以手动搅拌混合，也可以采用现有的各种混合设备进行机械搅拌混合。所述预混合的条件以使得以上几种组分形成均一体系即可。在所述预混合过程中，以上几种组分可以以任意顺序混合，例如，可以将以上几种组分按照任意顺序逐一加入混合容器中进行混合，也可以将以上几种组分中的任意两种混合均匀后再加入其它组分继续混合均匀。此外，所述熔融挤出的温度和螺杆转速应能够保证母粒以及加工助剂在熔融状态下充分混合，从而得到均匀分散的高流动导热尼龙复合材料。具体地，所述熔融挤出的温度可以为200～260℃，螺杆转速可以为50～600r/min。此外，本发明还提供了所述高流动导热尼龙复合材料作为lde灯散热材料的应用。下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。实施例1按表1中物料比例称取各种原料，将尼龙树脂(pa6，相对粘度为2)、导热填料(氢氧化镁)、三聚氰胺氰尿酸盐、玻璃纤维(单丝直径10～13μm且长度3～5mm的短切玻璃纤维)、增韧剂(聚乙烯接枝马来酸酐(pe-mah)，聚乙烯接枝率为0.4wt％)、增白剂(金红石型钛白粉)、抗氧剂(1010和168按照重量比1:2的复合物)、润滑剂(乙撑双硬脂酸酰胺)和偶联剂(kh-550)加入高速混料锅中混合3分钟，得到预混料。之后将所述预混料从主喂料口加入到双螺杆挤出机中，经过熔融挤出、冷却、造粒，得到高流动导热尼龙复合材料。其中，所述双螺杆挤出机的挤出温度设定为200～260℃，转速设定为250rpm。实施例2按表1中物料比例称取各种原料，将尼龙树脂(pa6，相对粘度为2.4)、导热填料(氢氧化铝)、三聚氰胺氰尿酸盐、玻璃纤维(单丝直径10～13μm且长度3～5mm的短切玻璃纤维)、增韧剂(聚乙烯接枝马来酸酐(pe-mah)，聚乙烯接枝率为1.0wt％)、增白剂(金红石型钛白粉)、抗氧剂(1010和168按照重量比1:2的复合物)、润滑剂(硬脂酸丁酯)和偶联剂(kh-560)加入高速混料锅中混合3分钟，得到预混料。之后将所述预混料从主喂料口加入到双螺杆挤出机中，经过熔融挤出、冷却、造粒，得到高流动导热尼龙复合材料。其中，所述双螺杆挤出机的挤出温度设定为200～260℃，转速设定为250rpm。实施例3按表1中物料比例称取各种原料，将尼龙树脂(pa6，相对粘度为2.2)、导热填料(氢氧化镁)、三聚氰胺氰尿酸盐、玻璃纤维(单丝直径10～13μm且长度3～5mm的短切玻璃纤维)、增韧剂(聚乙烯接枝马来酸酐(pe-mah)，聚乙烯接枝率为0.8wt％)、增白剂(金红石型钛白粉)、抗氧剂(1010和168按照重量比1:2的复合物)、润滑剂(季戊四醇硬脂酸酯)和偶联剂(kh-570)加入高速混料锅中混合3分钟，得到预混料。之后将所述预混料从主喂料口加入到双螺杆挤出机中，经过熔融挤出、冷却、造粒，得到高流动导热尼龙复合材料。其中，所述双螺杆挤出机的挤出温度设定为200～260℃，转速设定为250rpm。对比例1按照实施例1的方法制备高流动导热尼龙复合材料，不同的是，将三聚氰胺氰尿酸盐采用相同重量份的尼龙树脂替代，其余条件与实施例1相同，得到参比高流动导热尼龙复合材料。其中，各物质的用量如表1所示。对比例2按照实施例3的方法制备高流动导热尼龙复合材料，不同的是，将三聚氰胺氰尿酸盐采用相同重量份的尼龙树脂替代，其余条件与实施例3相同，得到参比高流动导热尼龙复合材料。其中，各物质的用量如表1所示。对比例3按照实施例3的方法制备高流动导热尼龙复合材料，不同的是，将三聚氰胺氰尿酸盐采用相同重量份的阻燃剂十溴二苯乙烷替代，其余条件与实施例3相同，得到参比高流动导热尼龙复合材料。其中，各物质的用量如表1所示。对比例4按照实施例3的方法制备高流动导热尼龙复合材料，不同的是，将导热填料氢氧化镁采用相同重量份的导热填料氧化镁替代，其余条件与实施例3相同，得到参比高流动导热尼龙复合材料。其中，各物质的用量如表1所示。表1各组分用量(wt％)测试例将由实施例1～3得到的高流动导热尼龙复合材料以及由对比例1～4得到的参比高流动导热尼龙复合材料的缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、导热系数和熔融指数分别按照以下方法进行测试，所得结果如表2所示。(1)缺口冲击强度按照iso180标准进行测试，缺口类型为a型；(2)拉伸强度按照iso527标准进行测试，拉伸速度为50mm/min；(3)弯曲强度按照iso178标准进行测试，弯曲速率为2mm/min；(4)导热系数按照astmc1113标准进行测试；(5)熔融指数按照gb/t3682.1标准进行测试，其中，测试条件包括温度为275℃，载荷为5kg。表2项目实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3对比例4缺口冲击强度(kj/m2)4.14.04.04.23.92.42.8拉伸强度(mpa)66616568655263弯曲强度(mpa)10510110310610299105导热系数w/(m·k)0.810.931.030.780.920.910.82熔融指数(cm3/10min)36323121171423从表2的结果可以看出，本发明提供的尼龙复合材料兼具有高流动性和高导热性。从实施例1和对比例1、实施例3和对比例2～4的对比可以看出，在尼龙复合材料采用氢氧化物作为导热填料的前提下，往体系中加入三聚氰胺氰尿酸盐能够提高其流动性。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。当前第1页12