专利名称：一种导热纳米材料及制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种导热材料，特别是涉及含有埃洛石纳米管与聚酰胺66的导热纳米材料，该材料是原位混杂复合材料。
背景技术：
聚酰胺优异的综合性能，使得其在电子、电器等领域的应用范围越来越广泛。随着现代电子组装技术的迅速发展、组装密度迅速提高，要求元器件在工作过程中产生的大量热量必须能够及时散发和传导出去，否则就会影响到系统工作的正常性和元件尺寸的稳定性，因而对材料的导热性能提出了更高的要求。但由于塑料材料的导热性能普遍不好，即使导热性最好的高密度聚乙烯其热导率也仅为0. 44ff/(m. K)，因此提高聚酰胺复合材料的导热性能具有实际的意义。导热性优异的材料必须具备两个条件基体内导热网链的形成及热流方向与导热网链的取向一致。目前工业上制备导热塑料的主要方法是向聚合物基体中填充高导热组分来制备高分子基复合导热材料。通过高含量的填料之间的接触和相互作用，在体系中形成类似链状和网状的分布形态——导热网链，从而提高复合材料的热导率。常用的无机填料为石墨、陶瓷、碳纤维、炭黑、Al203、Mg0、AlN、BN等。但是，为了使高分子复合材料在导热的同时具有绝缘性，往往不加石墨、炭黑、等电导率高的填料；而A1N、BN分别由于其成本较较高、加工性能不好等因素从而不适合工业生产制造低成本、高性能的导热绝缘塑料；更重要的是，大量无机填料的加入，怎样在提高复合材料热导率的同时，尽量保持基体树脂的其他优异性能成为导热绝缘复合材料研究的重要方向。肖波等(肖波，刘述梅，陈俊，PA66/TLCP/埃洛石纳米管三元复合材料的结构与性能[J].工程塑料应用，37 (4)，10 14)将液晶及埃洛石纳米管与聚酰胺66复合，改善了复合材料的力学综合性能，但此工艺中的埃洛石纳米管易团聚，埃洛石含量仅为5wt%，使得复合材料力学性能的提高有限，且所制备的复合材料不具备导热性能；另一方面，10衬％的液晶含量没有从根本达到降低生产成本的目的。发明的内容本发明的目的是针对塑料材料的导热性能普遍不好，提供一种能同时改善聚合物基体力学性能及导热性能的新型纳米级无机填料及其制备方法。埃洛石(HNTs)作为天然的硅酸盐矿物，主要由硅氧四面体和铝氧八面体组成。经 XRD测试可知埃洛石中Al2O3的含量高达40. 414%，而Al2O3为高导热材料，理论上有助于提升复合材料的导热性能；另一方面，HNTs与基体有较好的相容性，它在促进TLCP成纤的同时自身能在体系中较好的分散，故高含量HNTs的加入有望同时达到提高复合材料力学性能及导热性能的目的；再者，HNTs纳米管及TLCP在基体中所形成的微纤有利于促进导热网链的取向与热流方向一致，有效地强化传热从而提高材料的热导率。本发明将通过制备纳米级无机填料与热致性液晶并用于尼龙中，制备出兼具导热性能和优异的力学综合性能的原位混杂复合材料，不仅丰富了聚酰胺的改性手段，而且大大降低成本、加速了原位复合技术工业化的步伐，有效解决液晶高昂的价格，难实现工业化的问题。本发明的目的通过如下技术方案实现一种导热纳米复合材料，以质量百分比计，该复合材料的原料组成为
聚酰胺 6651.5-91%
硅酮树脂1-1.5%
热致性液晶Vectra A 9502-8%
纳米级埃洛石粉末5-40%
乙烯-丙烯非共轭二烯弹性体接枝马来酸酐 1 -7%所述纳米级埃洛石粉末通过如下方法制备将天然埃洛石中所含褐色部分去除， 在80°C 100°C下热风干燥10 15小时后粉碎；取粉碎后的埃洛石粉末、蒸馏水及粉状六偏磷酸钠以质量比1 10 0. 002 0. 01配制成混合液；在常温下搅拌22 28小时后再静置70 76小时；取静置分层后的澄清溶液在80°C 100°C下热风干燥18 24小时至埃洛石成块状；将块状埃洛石粉碎，并过100 200目筛，得到纳米级的纯净埃洛石粉末。所述导热纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤和工艺条件(1)纳米级埃洛石粉末的制备将天然埃洛石中所含褐色部分去除，在80°C 100°C下热风干燥10 15小时后粉碎；取粉碎后的埃洛石粉末、蒸馏水及粉状六偏磷酸钠以质量比1 10 0.002 0.01 配制成混合液；在常温下搅拌22 28小时后再静置70 76小时；取静置分层后的澄清溶液在80°C 100°C下热风干燥18 24小时至埃洛石成块状；将块状埃洛石粉碎，并过 100 200目筛，得到纳米级的纯净埃洛石粉末；(2)导热纳米复合材料的制备将复合材料的原料真空干燥后，混合均勻、挤出、 造粒、注塑，制得导热纳米复合材料。为进一步实现本发明目的，所述的复合材料的原料真空干燥是指聚酰胺66和热致性液晶Vectra A 950 (TLCP)原料在100°C 110°C下真空干燥10 12小时；纳米级埃洛石粉末在90°C 10(TC下真空干燥8 10小时；乙烯-丙烯非共轭二烯弹性体接枝马来酸酐(EPDM-g-MAH)和硅酮树脂(GM100)均在70°C 80°C下真空干燥8 10小时。挤出机料筒口温度为250°C 260°C、输送段温度为260°C 270°C、压缩段温度为270°C 290°C、计量段温度为290°C 280°C ；喷嘴温度为275°C 280°C ；螺杆转速为 180 200r/min ；喂料速度为 15 20r/min。将所造粒于真空干燥箱中在100°C 110°C下干燥10 12h后并在封闭条件下冷
却至室温。注塑所用的注塑机料筒口温度为250°C 260°C、输送段温度为260°C 270°C、压缩段温度为270°C 290°C、计量段温度为290°C 295°C;喷嘴温度为295°C 300°C;模具温度为80°C 100°C ；螺杆转速为100 120r/min ；注射背压为60 80Mpa。相对于现有混杂复合技术，本发明具有如下优点和有益效果(1)本发明将埃洛石粉末纳米化，并在挤出前采用“真空共混干燥”的方法来防止埃洛石粉末团聚，以促进纳米效应的形成；辅以适量的相容剂提高埃洛石与基体之间的相容性，使复合材料相对于现有混杂复合技术具有更优异的性能。以埃洛石含量同为20wt% 的样品对比其拉伸强度、弯曲强度及弯曲模量分别提高了 15.6%、65.9%、66.7%;热变形温度提高了 16 °C。(2)本发明通过润滑剂的加入，将埃洛石含量提高至40%，首次实现复合材料的力学性能及导热性能同时得到提高，复合材料热导率提高至0. 45ff/(m. K)，优于导热性能最好的高分子材料高密度聚乙烯0. 44ff/(m. K)。(3)本发明通过提高埃洛石的含量，大大降低成本、打破了液晶高昂价格的局限、 加速了原位复合技术工业化的步伐，同时为改善尼龙制品的尺寸稳定性提供了新的研究方向。
图1是实施例2中不同含量HNTs的复合材料的拉伸强度及弯曲强度曲线。图2是实施例2中不同含量HNTs的复合材料的拉伸模量及弯曲模量曲线。图3是实施例4、5中不同EPDM-g-MAH含量的复合材料的冲击强度曲线。图4是实施例6、7、8中不同HNTs含量的复合材料的拉伸强度曲线。图5是实施例6、7、8中不同HNTs含量的复合材料的弯曲强度及弯曲模量曲线。图6是实施例6、7、8中不同HNTs含量的复合材料的热变形温度曲线。图7是实施例6、7、8中不同HNTs含量的复合材料的导热系数曲线。图8是实施例6、7、8中不同HNTs含量的复合材料的储能模量曲线。图9是实施例6中4wt%液晶含量时的复合材料的淬断断面SEM照片。图10是实施例8中30wt% HNTs含量的复合材料的淬断断面SEM照片。具体的实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但是本发明的实施例并不限于此。实施例1将天然埃洛石中所含褐色部分去除，在90°C下热风干燥10小时后粉碎；取粉碎后的埃洛石粉末、蒸馏水及粉状六偏磷酸钠以质量比1 10 0. 002配制成溶液；在常温下搅拌24小时后再静置72小时；取静置分层后的澄清溶液在90°C下热风干燥24小时至埃洛石成块状；将块状埃洛石粉碎，并过200目筛，得到纳米级的纯净埃洛石粉末；纳米级埃洛石粉末具有管状结构，可称之为埃洛石纳米管(HNTs)，HNTs富含高导热组分三氧化二铝 (Al2O3)，三氧化二铝质量含量高达40. 4%。将聚酰胺66和Vectra A 950 (TLCP)原料在110°C下真空干燥10小时；上述制得的埃洛石纳米管(HNTs)在100°C下真空干燥8小时；将干燥后的原料按以下质量比配比制备共混物PA66 TLCP HNTS 分别为 93. 5 4 2. 5 ；91 4 5 ；86 4 10 ； 81 4 15;共混物总重均为550克，混合均勻后再在100°C下真空干燥4小时，并在封闭
容器中冷却至室温。复合材料的原料按配比混合均勻后再在90°C 100°C下真空干燥4 5小时，以促进埃洛石表面的羟基与聚酰胺66相互作用，防止埃洛石粉末在下料时团聚。为防止埃洛石吸水，所述的复合材料的原料须在真空条件下冷却至室温，作为挤出试样用。
将准备好的共混物挤出、造粒挤出机料筒口温度为250°C、输送段温度为260°C、 压缩段温度为280°C、计量段温度为290°C ；喷嘴温度为280°C ；螺杆转速为200r/min ；喂料速度为20r/min ；挤出丝经水冷后切粒。将所造粒(通过挤出机挤出后的丝经切粒机切粒即为造粒)在100°C下于真空干燥箱中干燥IOh后注塑注塑机料筒口温度为250°C 260°C、输送段温度为260°C 270°C、压缩段温度为270°C 290°C、计量段温度为290°C 295°C ；喷嘴温度为295°C 3000C ；螺杆转速为lOOr/min ；注射背压为SOMpa ；模温80°C。保压时间为8s，脱模后得到标准测试样条。实施例2将天然埃洛石中所含褐色部分去除，在90°C下热风干燥10小时后粉碎；取粉碎后的埃洛石粉末、蒸馏水及粉状六偏磷酸钠以质量比1 10 0.5%配制成溶液；在常温下搅拌24小时后再静置72小时；取静置分层后的澄清溶液在90°C下热风干燥24小时至埃洛石成块状；将块状埃洛石粉碎，并过200目筛，得到纳米级的纯净埃洛石粉末；将聚酰胺66和Vectra A 950原料在110°C下真空干燥10小时；自制的埃洛石纳米管(HNTs)在100°C下真空干燥8小时；将干燥后的原料按以下配比(质量比)制备共混物PA66/TLCP/HNTS 分别为 93. 5 4 2. 5 ;91 4 5 ；86 4 10 ；81 4 15 ；共混物总重均为550克，混合均勻后再在100°C下真空干燥4小时，并在封闭容器中冷却至室将准备好的共混物挤出、造粒挤出机料筒口温度为250°C、输送段温度为260°C、 压缩段温度为280°C、计量段温度为290°C ；喷嘴温度为280°C ；螺杆转速为200r/min ；喂料速度为20r/min ；挤出丝经水冷后切粒。将所造粒在100°C下于真空干燥箱中干燥IOh后注塑注塑机料筒口温度为 250°C 260°C、输送段温度为260°C 270°C、压缩段温度为270°C 290°C、计量段温度为 290°C 295°C;喷嘴温度为295°C 300°C;螺杆转速为lOOr/min ；注射背压为80Mpa ；模温 80°C。保压时间为8s，脱模后得到标准测试样条。实施例3将天然埃洛石中所含褐色部分去除，在90°C下热风干燥10小时后粉碎；取粉碎后的埃洛石粉末、蒸馏水及粉状六偏磷酸钠以质量比1 10 1.0%配制成溶液；在常温下搅拌24小时后再静置72小时；取静置分层后的澄清溶液在90°C下热风干燥24小时至埃洛石成块状；将块状埃洛石粉碎，并过200目筛，得到纳米级的纯净埃洛石粉末；将聚酰胺66和Vectra A 950原料在110°C下真空干燥10小时；自制的埃洛石纳米管(HNTs)在100°C下真空干燥8小时；将干燥后的原料按以下配比(质量比)制备共混物PA66/TLCP/H NTS 分别为 93. 5 4 2. 5 ;91 4 5 ;86 4 10 ;81 4 15 ；共混物总重均为550克，混合均勻后再在100°C下真空干燥4小时，并在封闭容器中冷却至室将准备好的共混物挤出、造粒挤出机料筒口温度为250°C、输送段温度为260°C、 压缩段温度为280°C、计量段温度为290°C ；喷嘴温度为280°C ；螺杆转速为200r/min ；喂料速度为20r/min ；挤出丝经水冷后切粒。将所造粒在100°C下于真空干燥箱中干燥IOh后注塑注塑机料筒口温度为250°C 260°C、输送段温度为260°C 270°C、压缩段温度为270°C 290°C、计量段温度为 290°C 295°C;喷嘴温度为295°C 300°C;螺杆转速为lOOr/min ；注射背压为80Mpa ；模温 80°C。保压时间为8s，脱模后得到标准测试样条。实施例4采用实施例2中埃洛石的制备方法，将埃洛石提纯、粉碎备用。将聚酰胺66和Vectra A 950 (TLCP)原料在110°C下真空干燥10小时；自制的埃洛石纳米管(HNTs)在100°C下真空干燥8小时；乙烯-丙烯非共轭二烯弹性体接枝马来酸酐(EPDM-g-MAH)在70°C下真空干燥8小时；将干燥后的原料按以下配比(质量比)制备共混物PA66/TLCP/HNTS/EPDM-g-MAH 分别为 80 4 15 1 ；78 4 15 3 ；共混物总重均为550克，混合均勻后再在100°C下真空干燥4小时，并在封闭容器中冷却至室温。将准备好的共混物挤出、造粒挤出机料筒口温度为250°C、输送段温度为260°C、 压缩段温度为280°C、计量段温度为290°C ；喷嘴温度为280°C ；螺杆转速为200r/min ；喂料速度为20r/min ；挤出丝经水冷后切粒。将所造粒在100°C下于真空干燥箱中干燥IOh后注塑注塑机料筒口温度为 250°C 260°C、输送段温度为260°C 270°C、压缩段温度为270°C 290°C、计量段温度为 290°C 295°C;喷嘴温度为295°C 300°C;螺杆转速为lOOr/min ；注射背压为80Mpa ；模温 80°C。保压时间为8s，脱模后得到标准测试样条。实施例5采用实施例2中埃洛石的制备方法，将埃洛石提纯、粉碎备用。将聚酰胺66和Vectra A 950 (TLCP)原料在110°C下真空干燥10小时；自制的埃洛石纳米管(HNTs)在100°C下真空干燥8小时；乙烯-丙烯非共轭二烯弹性体接枝马来酸酐(EPDM-g-MAH)在70°C下真空干燥8小时；将干燥后的原料按以下配比(质量比)制备共混物PA66/TLCP/HNTS/EPDM-g-MAH 分别为 76 4 15 5 ；74 4 15 7 ；共混物总重均为550克，混合均勻后再在100°C下真空干燥4小时，并在封闭容器中冷却至室温。将准备好的共混物挤出、造粒挤出机料筒口温度为250°C、输送段温度为260°C、 压缩段温度为280°C、计量段温度为290°C ；喷嘴温度为280°C ；螺杆转速为200r/min ；喂料速度为20r/min ；挤出丝经水冷后切粒。将所造粒在100°C下于真空干燥箱中干燥IOh后注塑注塑机料筒口温度为 250°C 260°C、输送段温度为260°C 270°C、压缩段温度为270°C 290°C、计量段温度为 290°C 295°C;喷嘴温度为295°C 300°C;螺杆转速为lOOr/min ；注射背压为80Mpa ；模温 80°C。保压时间为8s，脱模后得到标准测试样条。实施例6采用实施例2中埃洛石的制备方法，将埃洛石提纯、粉碎备用。将聚酰胺66和Vectra A 950 (TLCP)原料在110°C下真空干燥10小时；自制的埃洛石纳米管(HNTs)在100°C下真空干燥8小时；乙烯-丙烯非共轭二烯弹性体接枝马来酸酐(EPDM-g-MAH)在70°C下真空干燥8小时；将干燥后的原料按以下配比(质量比)制备共混物PA66/TLCP/EPDM-g-MAH/HNTS 分别为 100 O O O ；83 4 3 10 ；共混物总重均为550克，混合均勻后再在100°C下真空干燥4小时，并在封闭容器中冷却至室温。将准备好的共混物挤出、造粒挤出机料筒口温度为250°C、输送段温度为260°C、压缩段温度为280°C、计量段温度为290°C ；喷嘴温度为280°C ；螺杆转速为200r/min ；喂料速度为20r/min ；挤出丝经水冷后切粒。将所造粒在100°C下于真空干燥箱中干燥IOh后注塑注塑机料筒口温度为 250°C 260°C、输送段温度为260°C 270°C、压缩段温度为270°C 290°C、计量段温度为 290°C 295°C;喷嘴温度为295°C 300°C;螺杆转速为lOOr/min ；注射背压为80Mpa ；模温 80°C。保压时间为8s，脱模后得到标准测试样条。实施例7采用实施例2中埃洛石的制备方法，将埃洛石提纯、粉碎备用。将聚酰胺66和Vectra A 950 (TLCP)原料在110°C下真空干燥10小时；自制的埃洛石纳米管(HNTs)在100°C下真空干燥8小时；乙烯-丙烯非共轭二烯弹性体接枝马来酸酐(EPDM-g-MAH)在70°C下真空干燥8小时；将干燥后的原料按以下配比(质量比)制备共混物PA66/TLCP/EPDM-g-MAH/HNTS 分别为 73 4 3 20 ;63 4 3 30。共混物总重均为550克，混合均勻后再在100°C下真空干燥4小时，并在封闭容器中冷却至室温。将准备好的共混物挤出、造粒挤出机料筒口温度为250°C、输送段温度为260°C、 压缩段温度为280°C、计量段温度为290°C ；喷嘴温度为280°C ；螺杆转速为200r/min ；喂料速度为20r/min ；挤出丝经水冷后切粒。将所造粒在100°C下于真空干燥箱中干燥IOh后注塑注塑机料筒口温度为 250°C 260°C、输送段温度为260°C 270°C、压缩段温度为270°C 290°C、计量段温度为 290°C 295°C;喷嘴温度为295°C 300°C;螺杆转速为lOOr/min ；注射背压为80Mpa ；模温 80°C。保压时间为8s，脱模后得到标准测试样条。实施例8采用实施例2中埃洛石的制备方法，将埃洛石提纯、粉碎备用。将PA66和TLCP原料在110°C下真空干燥10小时；自制的埃洛石纳米管(HNTs) 在IOCTC下真空干燥8小时；乙烯-丙烯非共轭二烯弹性体接枝马来酸酐(EPDM-g-MAH) 和硅酮树脂(GMlOO)均在70°C下真空干燥8小时；将干燥后的原料按以下配比(质量比)制备共混物PA66/TLCP/EPDM-g-MAH/HNTS/GM100 分另丨」为 53 4 3 40 O ； 51.5 4 3 40 1.5。共混物总重均为550克，混合均勻后再在100°C下真空干燥4 小时，并在封闭容器中冷却至室温。将准备好的共混物挤出、造粒挤出机料筒口温度为250°C、输送段温度为260°C、 压缩段温度为280°C、计量段温度为290°C ；喷嘴温度为280°C ；螺杆转速为200r/min ；喂料速度为20r/min ；挤出丝经水冷后切粒。将所造粒在100°C下于真空干燥箱中干燥IOh后注塑注塑机料筒口温度为 250°C 260°C、输送段温度为260°C 270°C、压缩段温度为270°C 290°C、计量段温度为 290°C 295°C;喷嘴温度为295°C 300°C;螺杆转速为lOOr/min ；注射背压为80Mpa ；模具温度为80°C。保压时间为8s，脱模后得到标准测试样条。测试方法冲击性能测试按照GB/T 1843-1996执行，采用德国Zwick材料试验机公司制造的 B5113. 300型悬臂梁冲击试验机对共混物进行悬臂梁缺口冲击实验。拉伸性能测试按照GB/T 1040-2006执行，在德国Zwick/Roell公司的ZwickZOlO型拉伸试验机上进行拉伸实验，拉伸速度为50mm/min。弯曲性能测试按照GB/T 9341-2000执行，在美国Instron公司制造的5500-R型万能材料试验机进行弯曲实验采用德国Netzsch 242C型动态力学分析仪测量试样的动态力学性能(DMA)。 选择三点弯曲模式，温度范围30°C 150°C，升温速度；TC /min，频率1Hz，试样尺寸为 64X12. 6X4mm。采用意大利西斯特(CEAST)HDT型分析仪测量试样的热变形温度。测量时选择三点弯曲模式，试样尺寸80 X 10 X 4mm，跨度64mm，弯曲应力1. 80Mpa，升温速率120°C /h。热导率采用激光导热仪测试，测试温度为30°C。首先用注塑机将共混后所造母粒注成直径为12. 7mm、厚度为2mm的导热测试用标准样，为防止反光，测试前用液态的炭黑将样品两面染成黑色，热导率(λ)的计算公式为λ = ρ Cpa式中P _样品密度；Cp_比热容；a_热扩散率；将液氮中淬断的挤出样条，经喷金处理60s后用LE01530VP型扫描电子显微镜观察断面表面形貌，加速电压为10KV。图1和图2是实施例2中不同含量HNTs的复合材料的力学性能测试曲线。与相同埃洛石含量的现有技术相比(肖波，刘述梅，赵建青等.PA66/TLCP/埃洛石纳米管三元复合材料的结构与性能，工程塑料应用，2009，37 (4) :10 14)，导热复合材料的拉伸强度、弯曲强度及弯曲模量分别提升了 6 %、39. 8 %、15. 8 %。图3实施例4、5中不同含量相容剂的复合材料的冲击性能测试曲线。相容剂的加入使得导热复合材料的冲击性能相对现有技术提高了 52. 6%。图4、5是实施例6、7、8中不同含量的HNTs的复合材料的力学性能测试曲线。与相同埃洛石含量的现有技术(肖波，刘述梅，赵建青等.PA66/TLCP/埃洛石纳米管三元复合材料的结构与性能，工程塑料应用，2009，37 (4) :10 14)对比其拉伸强度、弯曲强度及弯曲模量分别提高了 15.6%,65.9%,66.7%0 HNTs对PA66基体表现出如此优异的补强效果， 一方面是因为其表面的羟基能与PA66的酰胺基之间形成氢键，强化两者之间的相互作用； 另一方面是因为埃洛石纳米管能在基体中均勻分布，其较大长径比的特性使其在基体中起到传递载荷的作用，从而增加复合材料的强度和模量。图6是实施例6、7、8中不同含量的HNTs的复合材料的热变形温度曲线。当HNTs 的含量同为20衬％时(肖波，刘述梅，赵建青等.PA66/TLCP/埃洛石纳米管三元复合材料的结构与性能，工程塑料应用，2009，37(4) :10 14)，导热复合材料的热变形温度提高了 16°C。并最终将复合材料的热变形温度提高至154°C，极大地优化了复合材料的耐热性能。 复合材料热变形温度的提高，一方面是由于埃洛石自身含有一定量的羟基，其与酰胺基之间的相互作用限制了 PA66链的运动，使复合材料在受热及压力作用时不易发生形变；另一方面，埃洛石作为纳米级的管状材料，具有较大的长径比，管状的HNTs能在PA66基体中起到传递载荷和应力桥梁的作用，增加复合材料的强度和模量的同时提高其热变形温度。图7是实施例6、7、8中不同含量的HNTs的复合材料的导热系数曲线。当埃洛石的质量含量为40%时，复合材料的热导率高达0. 445ff/(m. K)，优于导热性能最好的高分子材料高密度聚乙烯0. 44ff/(m. K)。一方面是因为随着埃洛石含量的增加，使得埃洛石之间的接触和相互作用的机会增大，形成了类似于链状或网状的结构形态，从而构成体系内部的导热网链，尤其是在加入纳米级的填料时，由于表面积大，这种趋势更为明显；另一方面， HNTs纳米管在促进TLCP在基体中形成微纤的同时自身能沿剪切力方向较好的取向，当导热网链的取向与热流方向一致，能更有效地强化传热。双重作用使得复合材料的热导率得到极大的提高。图8是实施例6、7、8中不同含量的HNTs的复合材料的储能模量曲线，显示了 PA 与HNTs之间良好的协同效应。图9是实施例6、7、8中不同含量的HNTs的复合材料的淬断断面SEM照片，可以清晰的见到TLCP所形成的直径为IOOnm左右的纳米级微纤，此为导热复合材料力学性能及导热性能上升的原因之一。图10中可以清晰地见到HNTs在基体内部所构成的导热网络，此为复合材料导热系数急剧上升的根本原因。HNTs能在PA66基体中较好的分散且并未出现明显的团聚，主要归功于它的结构及组成=HNTs管状的几何尺寸使得它相比一般球形粒子更容易分散、取向；HNTs的外部含有一定数目的羟基，但远低于能促进HNTs团聚的浓度，结构单元之间以氢键或范得华力等次价键的形式结合，双重因素使得HNTs相比一般的纳米材料更容易分散。从而通过简单的成型加工工艺，HNTs就能在PA66基体中良好地分散并与之有较强的界面结合，这也是HNTs作为一种新型增强材料所具有的潜在优势。
权利要求
1.一种导热纳米复合材料，其特征在于，以质量百分比计，该复合材料的原料组成为聚酰胺 6651.5-91%硅酮树脂1-1.5%热致性液晶Vectra A 9502-8%纳米级埃洛石粉末5-40%乙烯-丙烯非共轭二烯弹性体接枝马来酸酐 1 -7%所述纳米级埃洛石粉末通过如下方法制备将天然埃洛石中所含褐色部分去除，在 80°C 100°C下热风干燥10 15小时后粉碎；取粉碎后的埃洛石粉末、蒸馏水及粉状六偏磷酸钠以质量比1 10 0. 002 0. 01配制成混合液；在常温下搅拌22 28小时后再静置70 76小时；取静置分层后的澄清溶液在80°C 100°C下热风干燥18 24小时至埃洛石成块状；将块状埃洛石粉碎，并过100 200目筛，得到纳米级的纯净埃洛石粉末。
2.权利要求1所述导热纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤和工艺条件(1)纳米级埃洛石粉末的制备将天然埃洛石中所含褐色部分去除，在80°C 100°C下热风干燥10 15小时后粉碎； 取粉碎后的埃洛石粉末、蒸馏水及粉状六偏磷酸钠以质量比1 10 0.002 0.01配制成混合液；在常温下搅拌22 28小时后再静置70 76小时；取静置分层后的澄清溶液在80°C 100°C下热风干燥18 24小时至埃洛石成块状；将块状埃洛石粉碎，并过100 200目筛，得到纳米级的纯净埃洛石粉末；(2)导热纳米复合材料的制备将复合材料的原料真空干燥后，混合均勻、挤出、造粒、 注塑，制得导热纳米复合材料。
3.根据权利要求2所述的导热纳米复合材料的制备方法，其特征在于所述的复合材料的原料真空干燥是指聚酰胺66和热致性液晶Vectra A 950原料在100°C 110°C下真空干燥10 12小时；纳米级埃洛石粉末在90°C 100°C下真空干燥8 10小时；乙烯-丙烯非共轭二烯弹性体接枝马来酸酐和硅酮树脂均在70°C 80°C下真空干燥8 10小时。
4.根据权利要求2所述的导热纳米复合材料的制备方法，其特征在于挤出机料筒口温度为250°C 260°C、输送段温度为260°C 270°C、压缩段温度为270°C 290°C、计量段温度为290°C 280°C ；喷嘴温度为275°C 280°C ；螺杆转速为180 200r/min ；喂料速度为 15 20r/mino
5.根据权利要求2所述的导热纳米复合材料的制备方法，其特征在于将造粒于真空干燥箱中在100°C 110°C下干燥10 12h后并在封闭条件下冷却至室温。
6.根据权利要求2所述的导热纳米复合材料的制备方法，其特征在于注塑所用的注塑机料筒口温度为250°C 260°C、输送段温度为260°C 270°C、压缩段温度为270°C 290°C、计量段温度为290°C 295°C;喷嘴温度为295°C 300°C;模具温度为80°C 100°C; 螺杆转速为100 120r/min ；注射背压为60 80Mpa。
全文摘要
本发明公开了一种导热纳米材料及制备方法与应用。以质量百分比计，该复合材料的原料组成为51.5-91％聚酰胺66、1-1.5％硅酮树脂、2-8％热致性液晶Vectra A 950、5-40％纳米级埃洛石粉末和1-7％乙烯-丙烯非共轭二烯弹性体接枝马来酸酐。将天然埃洛石热风干燥后粉碎；取粉碎后的埃洛石粉末、蒸馏水及粉状六偏磷酸钠配制成混合液，静置，静置分层后的澄清溶液热风干燥、粉碎，过筛，得到纳米级的纯净埃洛石粉末。埃洛石粉末纳米化，辅以适量的相容剂提高埃洛石与基体之间的相容性，使复合材料相对于现有混杂复合技术具有更优异的性能，其拉伸强度、弯曲强度及弯曲模量都有显著提高。
文档编号C08K9/02GK102219994SQ20111013484
公开日2011年10月19日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者宁平, 甘典松 申请人:华南理工大学