一种长碳链导热尼龙复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体涉及一种长碳链导热尼龙复合材料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 现有功率型LED照明一般采用传统铝合金散热外壳，具有导热性能好，热传输效 率高等优点，也有质量大、电绝缘性和抗腐蚀性差、加工工序复杂、生产效率低、表面电镀污 染等缺点。在现代生活的各个领域，高分子复合材料产品以其质量轻、电绝缘、耐腐蚀、易加 工、生产效率高、无需喷涂处理等独特优势正在逐步取代金属材料。因此用导热高分子复合 材料取代传统铝合金，用作LED照明散热器外壳符合环境保护和可持续发展要求。
[0003] 作为LED散热器外壳，除了要求材料具有高的导热率外，还要求高分子复合材料 能通过-40°C~120°C下1000小时以上的冷热冲击测试，能配成各种各样的颜色以满足不同 顾客的需求，良好的电绝缘性以消除消费者触电隐患，优异的无卤阻燃性能以避免LED电 子零部件在短路、电流过载等情况下引起火灾危险和毒气危险。
[0004] 《"十二五"国家应对气候变化科技发展专项规划》明确提出，要推动我国减缓和适 应气候变化技术创新和应用，支持低碳经济发展，支持"十二五"期间和2020年单位GDP二 氧化碳排放的目标。因此，尽可能地降低高分子复合材料的碳排放，符合国家产业政策要 求。为保证导热复合材料达到一定的导热率，需要添加大量的导热填料，必然带来材料韧性 严重下降、比重大幅度提高、流动性迅速变差不利于加工等负面影响。
[0005] 发明专利CN 102408710 B采用尼龙66、氮化硼、碳化硅、氮化铝、氧化铝等原料制 备了高导热尼龙66复合材料，发明专利CN 102775767 B采用尼龙6、石墨粉、铝纤维等制 备了高导热的尼龙6复合材料，发明专利CN 103602060 A采用尼龙6、纤维状导热填料、 绝缘导热粉、导热耐磨粉等制备了导热耐磨绝缘尼龙6复合材料，发明专利CN 103613923 A采用尼龙树脂、氧化镁、氧化铝、氮化铝、氮化硼、氮化硅、多壁碳纳米管、天然石墨片、石 墨烯颗粒制备了高导热尼龙复合材料，发明专利CN 103483809 A采用尼龙树脂、导热填 料氧化镁、氮化镁、球形氧化铝、类球形氧化铝、氮化铝、氮化硼、沥青纤维、埃洛石、碳纳米 管、石墨、碳化硅、勃姆石等、无卤阻燃剂三聚氰胺-聚磷酸盐（MP)、三聚氰胺-多聚磷酸 盐（MP)、三聚氰胺-聚焦磷酸盐、烷基次磷酸盐、烷基偏磷酸盐、烷基亚磷酸盐、聚磷酸铵 (APP )、氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀型石墨、七水硫酸镁和氧化钼等制备了高流动性聚酰胺基 无卤阻燃导热复合材料，发明专利CN1926192A采用次膦酸铝作为阻燃剂填充改性聚酰胺， 制备了阻燃聚酰胺复合材料，发明专利CN101157798A公开了一种高白度超分散尼龙6/纳 米蒙脱土复合材料的高效连续聚合方法，发明专利ZL200910193532. 0公开了一种无机导 热填料填充改性导热绝缘聚苯硫醚与聚酰胺共混合金，发明专利CN103087389A公开了一 种高导热高韧性复合材料及其制备方法，该专利采用石墨与颗粒状填料混合填充聚对苯二 甲酸乙二酯制备热导率最高为1. 6 W/m*K的复合材料。
[0006] 上述技术方案均是共混型导热塑料技术，并且使用的都是常规尼龙树脂，上述技 术方案的特点是必须加入大量的无机导热填料，这使得材料的流动性和韧性特别差。流动 性差导致注塑时产生气纹泛白等问题，韧性差会使最终成品的骨位弯曲位移小，易折断，不 利于装配。普通的弹性体增韧剂只会让材料的流动性更差。因此得到的材料在制作灰色制 件时容易泛白，并且耐冷热冲击性能差，设备容易磨损。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种长碳链导热尼龙复合材 料，该材料能通过-40°C ~120°C下1000小时以上的冷热冲击测试，低比重，低吸水率，高韧 性，不析出，尺寸稳定，粘度相对低，减少设备磨损，特别是做灰色制件时制件表面不泛白。
[0008] 本发明的另一发明目的是提供一种长碳链导热尼龙复合材料的制备方法，其具有 材料共混性能好，能提高材料的流动性和韧性，得到的材料质量高的特点。
[0009] 本发明的目的通过下述技术方案实现：一种长碳链导热尼龙复合材料，主要包括 以下质量百分比的原料： 长碳链尼龙树脂20-40% 导热填料 30-50% 增强填料 5-20% 无卤阻燃剂 5-20% 偶联剂 0. 1-0. 5% 润滑剂 0? 4-1. 0% 抗氧剂 0. 1-0. 5% 色粉 0? 1-5% ; 上述原料的质量百分比之和为100%。
[0010] 进一步的，一种长碳链导热尼龙复合材料，包括以下质量百分比的原料： 长碳链尼龙树脂20-30% 导热填料 40-50% 增强填料 10-20% 无卤阻燃剂 10-20% 偶联剂 0. 3-0. 5% 润滑剂 0. 8-1. 0% 抗氧剂 0. 1-0. 3% 色粉 0. 2-4%。
[0011] 更进一步的，一种长碳链导热尼龙复合材料，包括以下质量百分比的原料： 长碳链尼龙树脂30-40% 导热填料 30-40% 增强填料 13-17% 无卤阻燃剂 15-20% 偶联剂 0. 2-0. 4% 润滑剂 0? 7-0. 9% 抗氧剂 0. 2-0. 4% 色粉 0. 2-4%。
[0012] 本复合材料还可以添加适量的色粉，优选添加量为0. 1-5%，色粉依据需要配色的 种类进行比例选择，色粉为黑烟、钛白粉、苯胺黑的混合物； 其中，所述长碳链尼龙树脂为？4610、？4612、？41010、？41012、？411、？八12尼龙树脂中的 一种或几种，相对粘度在1.3~2. 5之间。优选碳链范围为11~22个碳。长碳链尼龙树脂综 合性能优异，与尼龙6、尼龙66相比，其比重更低、吸水率更低、韧性更好、耐低温性能更好、 尺寸更稳定、强度更高、更耐磨、粘度相对低等优点。
[0013] 优选的，所述长碳链尼龙树脂的相对粘度为1.8、2. 5以质量比为1:1的混合物。
[0014] 其中，所述导热填料为氮化硼、氧化镁、氧化铝中的一种或几种的混合物。
[0015] 其中，所述增强填料为玻璃纤维、硅灰石、氧化锌晶须中的一种或几种的混合物。
[0016] 优选的，所述增强填料由玻璃纤维和氧化锌晶须组成，玻璃纤维和氧化锌晶须的 质量比为2:1。
[0017] 其中，所述无卤阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐、氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌中的一 种或几种的混合物。
[0018] 优选的，所述无卤阻燃剂为无机化合物阻燃剂氢氧化镁、氢氧化铝和硼酸锌按质 量比为5:5:1的比例混合的混合物。
[0019] 优选的，无机化合物阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐和氢氧化镁以质量比为1:2混合 的混合物。
[0020] 优选的，所述无卤阻燃剂为无机化合物阻燃剂氢氧化镁、三聚氰胺氰尿酸盐和硼 酸锌按质量比为7:3:1的比例混合的混合物。
[0021] 其中，所述偶联剂为硅烷类偶联剂KH-550，在玻璃纤维增强的热固性与热塑性塑 料中使用，硅烷类偶联剂KH-550可大幅度提高在干湿态下的弯曲强度、拉伸强度和层间剪 切强度，并显著提高湿态电气性能。在干湿态情况下使用这种偶联剂时，玻璃纤维增强的复 合材料在浸水以前和以后的抗弯曲强度和抗拉强度均上升。
[0022] 其中，所述润滑剂为乙烯丙烯酸共聚物酯蜡、OP蜡中一种或几种的混合物。
[0023] 优选的，所述润滑剂为乙烯-丙烯酸共聚物和OP蜡以质量比为1:2混合的混合物 其中，所述抗氧剂为N，N'_双_(3_(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基