一种石墨烯导热塑料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及塑料材料技术领域，尤其设及一种石墨締导热塑料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 塑料作为一种重要的高分子化合物材料，应用范围非常广泛。与金属材料的加工 难度大，成本费用高，生产效率低等缺点不同，塑料具有设计自由度高，易加工成型，成本低 等优点，因此国际上使用塑料代替金属的应用不断扩大。但是，塑料也存在着不足之处，和 金属的高导热性相比，其导热性能普遍较差，运限制了塑料在导热散热领域的应用。
[0003] 例如中国专利公布号为CN104292826A，公布日2015年1月21日，名称为一种导热 塑料及其制备方法，该专利申请公开了一种塑料配方，所述配方包括聚酷胺、玻璃纤维、增 初剂、阻燃剂、导热助剂、润滑剂、分散剂、抗氧剂，其中，聚酷胺40 -80 %、玻璃纤维5 -30 %、 增初剂1 - 10%、阻燃剂1 - 10%、导热助剂1 - 15%、润滑剂1 - 10%、分散剂1 - 5%、抗氧 剂0. 1 - 0. 5%。其不足之处在于，该配方生产出来的塑料导热性能较差，其导热系数仅为 2W/m·K左右。
[0004] 石墨締自2004年被发现W来，由于其独特的二维结构W及优异的热学、力学和电 学性能，已经成为材料科学领域备受关注的研究热点之一。石墨締具有完美的二维晶体结 构，其晶格是由六个碳原子围成的六边形，是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最 强的一种新型材料。石墨締的导热系数高达5300W/m·K，远高于普通的金属材料。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，确有必要提供一种具有较好的导热性能的石墨締导热塑料及其制备方 法。
[0006] 本发明提供一种石墨締导热塑料，包括树脂、石墨締、阻燃剂、偶联剂、分散剂、抗 氧剂和助剂，其中，所述助剂为由氧化儀、氧化侣和碳化娃组成的混合物，各组分在该石 墨締导热塑料中的质量百分数如下：树脂60%~90%，石墨締1 %~20%，阻燃剂5%~ 20%，分散剂1 %~10%，抗氧剂0.5%~5%，偶联剂0. 1 %~5%，助剂1 %~10%。
[0007] 本发明还提供一种石墨締导热塑料的制备方法，其包括W下步骤：
[0008] (1)将树脂加入双螺杆挤出机的筒体；
[0009] (2)将石墨締、分散剂、抗氧剂、偶联剂和助剂混合均匀得到一混合物，然后将该混 合物加入双螺杆挤出机的筒体，其中，所述助剂由氧化儀、氧化侣和碳化娃组成；
[0010] 做将阻燃剂加入双螺杆挤出机拟及
[0011] (4)通过双螺杆挤出机进行挤出造粒得到石墨締导热塑料。
[0012] 与现有技术相比较，本发明提供的石墨締导热塑料及其制备方法具有W下优点： 第一，先将石墨締和偶联剂、分散剂、抗氧剂和助剂等混合，可提高石墨締的分散性能，使得 石墨締能够充分均匀分散于石墨締导热塑料中；第二，由于助剂中包含氧化儀、氧化侣和碳 化娃，所述氧化儀、氧化侣和碳化娃的导热性能优异，可进一步提高石墨締导热塑料的导热 性能。本制备方法简单易行，易于操作，适合产业化。得到的所述石墨締导热塑料具有良好 的导热性能，而可应用于散热器等领域中，具有良好的应用前景。
【具体实施方式】
[0013]W下将对本发明提供的石墨締导热塑料及其制备方法作进一步说明。
[0014] 本发明提供一种石墨締导热塑料，其包括树脂、石墨締、阻燃剂、偶联剂、分散剂、 抗氧剂和助剂。其中，所述助剂为由氧化儀、氧化侣和碳化娃组成的混合物。各组分在该 石墨締导热塑料中的质量百分数如下：树脂60%~90%，石墨締1%~20%，阻燃剂5%~ 20%，分散剂1 %~10%，抗氧剂0.5%~5%，偶联剂0. 1 %~5%，助剂1 %~10%。优 选的，该各组分在该石墨締导热塑料中的质量百分数如下：树脂65%~80%，石墨締5%~ 15%，阻燃剂5%~15%，分散剂2%~5%，抗氧剂0.5%~1%，偶联剂0. 1%~0.5%，助 剂2%~8%。
[0015] 所述助剂中氧化儀、氧化侣和碳化娃可为市售的氧化儀、氧化侣和碳化娃粉末。该 氧化儀、氧化侣和碳化娃的粒径可为微米级别或纳米级。所述助剂中氧化儀、氧化侣与碳化 娃的质量比为3~5 :1~3 :1。优选的，所述助剂中氧化儀、氧化侣与碳化娃的质量比为 2. 5 ~3. 5 :2 ~3 :1。
[0016] 所述树脂为所述石墨締导热塑料的基体材料。所述树脂为聚碳酸醋、丙締腊-苯 乙締-下二締共聚物、聚酷胺、聚苯硫酸中的一种。
[0017]该石墨締的结构不限，其包括石墨締纳米片、石墨締微米片、石墨締纳米带、少层 石墨締（2 - 5层）、多层石墨締（2 - 9层）、石墨締量子点W及运些石墨締类材料的衍生 物）。所述石墨締材料的定义可参见文献"Allinthegra地enefamily-Arecommended nomenclaturefortwo-dimensionalcarbonmaterials"。戶/f述石墨締材料还可W选自厚 度《20nm，更优选地，厚度《lOnm的材料。在本实施例中，该石墨締材料的厚度优选《3nm， 石墨締材料越薄，柔初性越好，越容易加工。所述石墨締材料的的制备方法不限，采用本领 域技术人员熟知的石墨締产品或用常规的制备方法制备即可。石墨締材料可W选自化学氧 化法如化odie法、Hummers法或Staudenmaier法中的任意一种方法制备的氧化石墨締经 热膨胀制得的石墨締材料。也可W选用机械剥离、液相剥离或电化学剥离制备的石墨締材 料。所述石墨締还可包含有其他非碳元素，如氧、氮、氨、硫元素。优选的，所述石墨締为单 层片状的石墨締或者层数为2~100的多层石墨締。
[0018] 所述阻燃剂的作用为使所述石墨締导热塑料具有阻燃性。所述阻燃剂为有机阻燃 剂和/或无机阻燃剂，所述有机阻燃剂为漠系阻燃剂、憐氮系阻燃剂、氮系阻燃剂和红憐中 的至少一种，所述无机阻燃剂为Ξ氧化二錬、氨氧化儀、氨氧化侣，娃系阻燃剂中的至少一 种。
[0019] 所述分散剂为一种表面活性剂，用于促进石墨締的均匀分散。所述分散剂为脂肪 酸类分散剂或/和石蜡类分散剂，所述脂肪酸类分散剂为乙撑基双硬脂酷胺、硬脂酸单甘 油醋中的至少一种。
[0020] 所述抗氧剂的作用为延缓所述石墨締导热塑料的老化。所述抗氧剂为芳香胺类抗 氧剂和/或受阻酪类抗氧剂，所述芳香胺类抗氧剂为二苯胺、对苯二胺中的至少一种，所述 受阻酪类抗氧剂为2,6 -Ξ级下基-4 -甲基苯酪、季戊四醇醋中的一种或几种。
[0021] 本发明还提供一种石墨締导热塑料的制备方法，其包括W下步骤：
[0022]S1，将树脂加入双螺杆挤出机的筒体；
[0023]S2,将石墨締、分散剂、抗氧剂、偶联剂和助剂混合均匀得到一混合物，然后将该混 合物加入双螺杆挤出机的筒体，其中，所述助剂由氧化儀、氧化侣和碳化娃组成；W及
[0024]S3,将阻燃剂加入双螺杆挤出机；
[00巧]S4,通过双螺杆挤出机进行挤出造粒得到石墨締导热塑料。
[0026] 在步骤S2中，所述石墨締可为粉末态或者浆料的形式加入。通过高速混合机将石 墨締、分散剂、抗氧剂、偶联剂和助剂于80°C~100°C下混合5分钟~15分钟得到所述混合 物。
[0027]其他步骤不做寶述。
[0028]与现有技术相比较，本发明提供的石墨締导热塑料及其制备方法具有W下优点： 第一，先将石墨締和偶联剂、分散剂、抗氧剂和助剂等混合，可提高石墨締的分散性能，使得 石墨締能够充分均匀分散于石墨締导热塑料中；第二，由于助剂中包含氧化儀、氧化侣和碳 化娃，所述氧化儀、氧化侣和碳化娃的导热性能优异，可进一步提高石墨締导热塑料的导热 性能。本制备方法简单易行，易于操作，适合产业化。得到的所述石墨締导热塑料具有良好 的导热性能，而可应用于散热器等领域中，具有良好的应用前景。
[0029]W下，将结合具体的实施例进一步说明。
[0030]本发明中，若非特指，所采用的原料均可从市场购得或是本领域常用的，下述实施 例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
[0031]本发明中设及到的塑料所需的原料均为市售。
[0032]氧化儀购自邢台市儀神化工有限公司，粒径大小为400目；氧化侣购自东竞东超 新材料科技有限公司，粒径大小为400目；碳化娃购自郑州景峰耐磨材料有限公司，颗粒大 小为800目。
[0033]石墨締原料，石墨締粉、石墨締浆料为市售，购自宁波墨西科技有限公司。
[0034] 实施例1
[0035]-种导热塑料，按重量百分比计算，其组成及含量如下：
[0036] 树脂 巧銘 石墨梯 巧嫁 阻燃剂 6% 分散别 3% 偶联剂 日2%
[0037] 氧化後 3% 氧化转 2% 破乂? 1% 抗氧剂 0 8%
[0038] 其中，所述树脂为聚酷胺尼龙66;
[0039] 所述的阻燃剂为氮系阻燃剂MCA-12(Ξ聚氯胺尿酸醋）；
[0040] 所述的偶联剂为硅烷偶联剂；
[00川所述的分散剂为乙撑基双硬脂酷胺邸S;
[0042] 所述的抗氧剂为抗氧剂1098;
[0043] 上述的导热塑料的制备方法，具体包括W下步骤：
[0044] (1)将树脂由双螺杆挤出机的第一节筒体口（主喂料口）加入；
[0045] (2)将石墨締、偶联剂、