一种高导热尼龙-石墨-低熔点金属复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种导热材料，特别是涉及一种高导热尼龙-石墨-低熔点金属复合 材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着工业化的不断发展，高分子材料在国民生产生活中的应用也越来越广泛，高 分子材料的研发与应用也在不断的取得新的突破。在导热领域中，传统的导热材料如金属 类的金、银、铜、铝、铁以及其他类别的导热材料虽然具有较好的导热性能，但是这些材料的 成型加工比较困难，容易被腐蚀，价格较昂贵，密度大。传统导热材料的缺点恰恰给高分子 材料在导热领域的应用中提供了机遇。高分子材料如尼龙树脂的成型加工相对比较容易， 耐腐蚀，价格低廉，质轻，但是尼龙6或尼龙66的导热系数均低于0. 3W-m ·Κ，这限制了其在 导热领域中的应用。
[0003] 传统的增加尼龙导热系数的方法是向基体中添加固体状的导热填料。比如石墨、 氧化铝、氮化硼、碳化硅或金属铝等。当填料添加量过大时，体系粘度将会急剧增大，影响加 工性能，并且体系中大量存在的固体颗粒将会对加工设备造成较大磨耗。
[0004] 中国发明专利申请2009100525155公开了一种应用于管材的导热高分子材料及 其制备方法，该材料通过先制备可交联前体，再将可交联前体进行交联得到，所述的可交联 前体包括以下组分和重量份含量：聚乙烯5-40，改性导热填料60-90，抗冲改性剂0-5，抗氧 剂0. 1-0. 5,润滑剂0. 1-1。改性导热填料包括石墨；抗氧剂为四[β-(3, 5-二叔丁基-4-羟 基苯基）丙酸]季戊四醇酯；润滑剂为硬脂酸钙；制备方法为通过双螺杆挤出机加工。该发 明主要涉及导热聚乙烯管材，导热高分子材料的改性导热填料用量高达60-90组分，不仅 导热填料用量大，且可交联前体进行交联将会影响材料的加工性能，专利说明中也无具体 的导热数据。
[0005] 中国发明专利2012104373774公开了导热尼龙材料制作工艺，是由以下成分按 重量比组成，尼龙：5-70%，导热纤维：3-45% ;导热粉：20-70% ;润滑剂：2-5% ;偶联剂： 0. 2-1. 0% ;其他助剂：0. 3-5. 5%，该导热尼龙材料能够替代金属原材料生产零配件或外 壳，他同时即具有尼龙较高的物理机械性能，同时又具有金属材质的导热、散热功能和热稳 定性能，但该材料采用大量导热纤维及导热粉，容易造成材料的流动性差，加工困难，申请 文件中未提到具体的导热系数，导热性能有待证实。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种具有良好导热性能和加工性能，力学性能优异的高导 热尼龙-石墨-低熔点金属复合材料及其制备方法。
[0007] 发明人研究发现：低熔点金属的熔点低的特点，在与聚合物共同加工的过程中呈 粘度非常低的液态，并且具有较高的导热系数，在加工过程中有可能与聚合物熔体形成双 连续的结构。虽然低熔点金属液态时表面张力大、粘度低，单独与聚合物熔融共混将会出现 大量明显析出现象，但是在一定量石墨颗粒的存在下，可以抑制低熔点金属的析出，使其较 好的分散于基体中。
[0008] 为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
[0009] -种高导热尼龙-石墨-低熔点金属复合材料，按重量百分比计，其原料组分组成 为：
[0010] 尼龙树脂 20-50% 石墨 30-60% 低熔点金属 5-20% 抗氧剂 0.1-1% 润滑剂 0.1-1%
[0011] 所述石墨为致密结晶状石墨、鳞片石墨或隐晶质石墨；
[0012] 所述低熔点金属为熔点低于250°C的纯金属或金属合金粉体。
[0013] 为进一步实现本发明目的，优选地，所述尼龙树脂为尼龙6和尼龙66的一种或两 种。
[0014] 优选地，所述石墨的粒径为10-30 μ m。
[0015] 优选地，按重量百分比计，所述低熔点金属的用量为10-20%。
[0016] 优选地，所述低熔点金属为锡、铋或铟的金属单质或含有锡、铋和铟中一种或多种 的合金粉体
[0017] 优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂264、抗氧剂1076、抗氧剂3114、抗氧剂 1098和抗氧剂168中的一种或多种。
[0018] 优选地，所述润滑剂为硬脂酸酞胺、石蜡、Ν，Ν' -双乙撑硬脂酸酞胺、聚乙烯蜡、白 矿油、聚丙烯蜡和硅氧烷中的一种或多种。
[0019] 所述高导热尼龙-石墨-低熔点金属复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0020] (1)按原料的重量百分比称取原料；
[0021] (2)将称取的尼龙树脂、石墨、低熔点金属、抗氧剂和润滑剂在高速混合机混合均 匀；
[0022] (3)将混合好的原料加入双螺杆挤出机中熔融挤出并造粒，干燥，得到高导热尼 龙-石墨-低熔点金属复合材料。
[0023] 优选地，所述高速混合机混合均匀的时间为5-10分钟。
[0024] 优选地，所述双螺杆挤出机的螺杆温度210-270°C，主机转速180-250r-min。
[0025] 相对于现有技术，本发明具有如下优点和优异效果：
[0026] 1)本发明使用的低熔点金属具有较低的熔点和较高的导热系数，熔融状态下粘度 低，低熔点金属的加入可以促进填料在基体的分散，提高导热性能，降低加工粘度。
[0027] 2)本发明利用低熔点金属的熔点低的特点，在与聚合物共同加工的过程中呈粘度 非常低的液态，并且具有较高的导热系数，在加工过程中有可能与聚合物熔体形成双连续 的结构。虽然低熔点金属液态时表面张力大、粘度低，单独与聚合物熔融共混将会出现大量 明显析出现象，但是在一定量石墨颗粒的存在下，可以抑制低熔点金属的析出，使其较好的 分散于基体中。
[0028] 3)本发明所制备的高导热尼龙-石墨-低熔点金属复合材料具有导热系数高、密 度低、力学及加工性能好、填料分散均匀等优点。
[0029] 4)本发明所用的制备方法对生产设备要求低，效率高，便于大规模生产。
[0030] 5)本发明材料所制备的高导热尼龙-石墨-低熔点金属复合材料综合性能优异， 可应用于LED灯具、汽车、电子元器件以及计算机等的散热领域。
【附图说明】
[0031] 图1为实施例1制备的一种高导热尼龙-石墨-低熔点金属复合材料的电镜图。
[0032] 图2为实施例2制备的一种高导热尼龙-石墨-低熔点金属复合材料的电镜图。
[0033] 图3为实施例5制备的一种高导热尼龙-石墨-低熔点金属复合材料的电镜图。
【具体实施方式】
[0034] 为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述，但本发明 的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0035] 实施例1
[0036] 将34wt%的尼龙6、45wt%的20 μπι鳞片石墨、20wt%的锡粉、0· 5wt%的抗氧剂