高导热阻燃尼龙复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设高分子材料技术领域，尤其设及一种高导热阻燃尼龙复合材料及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 随着工业生产和科学技术的发展，许多领域对材料的导热性能提出了较高的要 求，特别是L邸领域中的忍片封装和灯具设计应用，需要通过导热材料来释放L邸所产生的 热量。目前市场上L邸照明产品采用的散热器几乎全部为金属材料或陶瓷材料，但是金属 产品比重大、成型工序多（如压铸侣：需要经诱铸、压铸、打磨、抛光、锻儀、氮化的一系列工 艺）、成型周期长、设备占据空间大；陶瓷产品则成型工艺更加复杂，外形单一且大规模自 动化生产不易实现，成本也相对更高。与运常用的两种材料相比，采用有机导热塑料具有轻 量化、设计自由度高、能耗小、污染小、大规模生产程度高等优势。
[0003] 产量居工程塑料首位的尼龙，由于具有优良的力学性能和较好的电性能，又具有 耐磨、耐油、耐溶剂、自润滑、耐腐蚀及良好的加工性能等优点，被广泛地应用于汽车、电子 电器、机械、电气、兵器等领域。但尼龙的导热系数一般为0.2抓(m-K) 1，运限制了其在散 热、导热等领域的应用，将尼龙改性制备成导热材料，进一步拓宽了尼龙的应用范围。目前， 导热尼龙普遍存在导热填料与尼龙相容性和分散性欠佳、导热性能欠佳、填充量过大、密度 偏大、加工性能欠佳等不足。为改善导热填料与尼龙相容性和分散性欠佳的问题，国内公开 了一种尼龙，其是将尼龙溶解在溶剂中，再将导热填料加入到尼龙溶解液充分混合，然后加 热除去溶剂，经粉碎得到改性的导热填料。该尼龙存在W下不足：①尼龙在溶剂溶解的过程 中伴随着尼龙的降解，产生小分子物质，将会影响导热尼龙的外观和性能；②工序复杂，不 利于工业化；③溶剂属于有毒或不安全物质；④导热填料为亲水的，与尼龙相容性有待提 高。国内公开了另一采用原位合成的方法在导热填料如石墨締等填料表面合成尼龙，该方 法工序复杂，生产成本高，不利于工业化。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种高导热阻燃尼龙复合 材料及其制备方法，W解决现有导热尼龙材料存在的导热填料与尼龙相容性、分散和导热 性能欠佳、填充量过大、密度偏大、工序复杂等技术问题。 阳〇化]为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种高导热阻燃尼龙复合材料。 该高导热阻燃尼龙复合材料包含W下重量份的组分：
[0006] 尼龙 30-60纷 尼丸6 5-10紛 碳类微纳米导热填料 10-30份 金属类微纳米导热填料 10-30粉 非金属非碳类微纳米导热填料 10-30份 阻燃剂 5-15份 相容剂 0.5-2紛 抗氧剂 0.5-1份 润滑剂 0.5-1份 么粉 0~3巧。
[0007] 根据本发明的另一方面，提供一种高导热阻燃尼龙复合材料的制备方法。该方法 包括W下步骤：
[0008]按照上述本发明高导热阻燃尼龙复合材料的组分称取各组分原料；
[0009] 将所述碳类微纳米导热填料、金属类微纳米导热填料、非金属非碳类微纳米导热 填料和相容剂在80-150°C混合1-lOmin，然后加入尼龙6,升溫至215-230°c混合1-lOmin， 得到第一混合物；
[0010] 将所述第一混合物与尼龙粉、阻燃剂、助剂和色粉混合，得到第二混合物；
[0011] 将所述第二混合物于230~300°C烙融挤出。
[0012] 与现有技术相比，上述本发明高导热阻燃尼龙复合材料采用碳类微纳米导热填 料、金属类微纳米导热填料和非金属非碳类微纳米导热填料复配，构成复合微纳米导热填 料，在尼龙基体材料中形成热量的传导网络，能降低填料的填充量；同时利用复合微纳米导 热填料高导热性能、特殊形貌、纳米效应提高了导热填料与尼龙组分间的相容性，并使得该 复合微纳米导热填料容易分散和加工，有效降低了复合微纳米导热填料的使用量，赋予本 发明高导热阻燃尼龙复合材料高导热性能，同时密度小，性能稳定。
[0013]上述高导热阻燃尼龙复合材料制备方法先采用相容剂对复合微纳米导热填料进 行改性，使高活性的微纳米导热填料由亲水变成亲油，提高与尼龙的相容性；接着烙融的尼 龙对复合微纳米导热填料的表面进行包覆，进一步提高与尼龙的相容性，最后烙融挤出后， 使得复合微纳米导热填料能够在尼龙基材中高度分散，并形成导热网络，有效降低了复合 微纳米导热填料的添加量，提高了高导热阻燃尼龙复合材料的导热性能，降低了其密度。另 夕F，该方法工艺简单，条件易控，容易实现工业化生产。
【具体实施方式】
[0014]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0015] 下文中的重量份可W表示本领域常规的单位计量，如千克、克等，也可W表示的是 各组分之间的比例，如质量或重量比等。
[0016] 本发明实施例提供一种具有分散性佳、导热性能高、填充量小、密度小、加工性能 佳等优点的高导热阻燃尼龙复合材料。在一实施例中，该高导热阻燃尼龙复合材料包含W 下重量份的组分：
[0017] 尼龙 30-60份 尼化6 5-10份 碳类微纳米导热填料 10-30仿 金属类徵纳米导热填料 10-30份 非金属非碳类徵纳米导热壤料 10-30份 阻燃剂 5-15份 相容剂 0.5-2份 抗氧剂 0.5-1份 润滑剂 0.5-1份 色粉 0一份。
[0018] 其中，尼龙作为基料组分，在一实施例中，该尼龙可W选用尼龙6、尼龙66、尼龙 11，尼龙12,尼龙610,尼龙612、尼龙1010、尼龙46、尼龙7、尼龙9、尼龙13、尼龙61、尼龙 9T中的至少一种。
[0019] 在一些具体实施例中，该尼龙的含量可W是30份、32份、35份、36份、40份、42份、 45份、46份、50份、53份、55份、57份、60份等重量份。
[0020] 在另一些具体实施例中，上述尼龙6的含量可W是5份、6份、7份、8份、9份、10份 等重量份。
[0021] 上述碳类微纳米导热填料、金属类微纳米导热填料和非金属非碳类微纳米导热填 料构成复合微纳米导热填料，该复合微纳米导热填料不仅能与尼龙组分间具有高的相容 性，增强其在尼龙组分中的分散性，而且还能降低其添加量，并提高本发明实施例高导热阻 燃尼龙复合材料导热性，降低本发明实施例高导热阻燃尼龙复合材料的密度。
[0022] 因此，在一实施例中，该碳类微纳米导热填料为碳纳米管、石墨締、微纳米鱗片石 墨、微纳米膨胀石墨中的至少一种。在进一步实施例中，该碳纳米管的直径为2-200nm。在 另一实施例中，该石墨締径厚比为1000-9000。在又一实施例中，微纳米鱗片石墨和/或微 纳米膨胀石墨的粒径为lOnm-20ym。
[0023] 在一些具体实施例中，上述碳类微纳米导热填料的含量可W是10份、12份、15份、 18份、20份、23份、25份、27份、30份等重量份。
[0024] 在一实施例中，上述金属类微纳米导热填料选用微纳米金属纤维、微纳米金属片、 纤维状微纳米金属复合物、片状微纳米金属复合物中的至少一种。
[00巧]在具体实施例中，上述金属类微纳米导热填料中的金属可W为银、侣、铜、金、儀、 锡、合金中的至少一种。
[00%]在另一实施例中，上述微纳米金属复合物为通过负载、包覆、电锻、化学锻等方式 将金属结合在纤维状微纳米矿物或片状微纳米矿物的表面形成的复合物，其中，所述微纳 米矿物包括微纳米铁酸钟晶须或纤维、氧微纳米化铁晶须或纤维、微纳米氧化锋晶须或纤 维、微纳米氧化侣晶须或纤维、微纳米氧化儀晶须或纤维、微纳米碳化娃晶须或纤维、凹凸 棒石、蒙脱±、微纳米滑石粉、微纳米云母粉中的至少一种。
[0027] 在具体实施例中，控制所述纤维