一种pa6复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及高分子复合材料【技术领域】，尤其涉及一种PA6复合材料及其制备方法，PA6复合材料包括以下质量百分比的原料：PA6树脂22-43%、导热填料45-65%、无卤阻燃剂1.0-6%、增韧剂2.0-6%、偶联剂0.1-0.5%、表面改性剂0.4-1.0%、润滑剂0.4-1.0%、抗氧剂0.1-0.5%。本发明制得的PA6复合材料具有低成本、低磨损、高韧性、高白度、导热、绝缘、无卤阻燃的优点，制备方法简单、成熟，有利于推广应用。
【专利说明】一种PA6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】，尤其涉及一种PA6复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管发展至今，因其体积小、寿命长、显色丰富和突出的节能环保特性等诸多优点在显示、交通、电器及照明等领域得到日益广泛的应用，是我国节能减排、清洁生产和可持续发展的关键技术之一。最近的市场调研结果为:预计2015年LED照明将占有30%的通用照明市场，行业产值预期达到5000亿元，我国LED行业已初具规模并具有良好的发展势头。
[0003]通常高功率LED输入功率中有15%~20%的能量转变成光，余下80%~85%的电能均转变成热能，如果不能将热量及时散逸出去，则会导致芯片温度升高和应力分布不均匀。当温度超过一定值时，器件的失效率将呈指数规律攀升，在室温附近，温度每升高l°c，LED的发光强度会相应减少1%左右。当器件从环境温度上升到120°C时，亮度下降多达35%。当LED的结点温度超过器件能承受的最高温度时，LED的光输出特性将会永久性地衰减。多个LED密集排列组成白光照明系统时，产生的热量更多，热量的耗散问题更严重，需采用高导热材料作散热器外壳。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。
[0004]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相对铝合金具有良好的成本优势，对双螺杆挤出机、注塑机和成型模具无明显磨损，良好的韧性以能通过1.2米的跌落测试和_40°C —25°C>80°C _100°C下500个小时的冷热冲击测试，95%以上的白度以满足消费者的审美要求，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。
[0005]当前市售导热高分子复合材料的生产商以沙特基础工业公司SABIC和荷兰DSM公司为主，两家公司的导热高分子复合材料的售价在100-300元/公斤之间，异常昂贵。赋予高分子材料导热性经济而有效的方法是添加导热填料。通常要得到满意的导热率，需要添加的填料质量百分比高达40%-60%。这对材料的力学性能、加工性能、外观等产生很大的负面影响，特别是会导致材料韧性变差、对生产设备的磨损严重、熔体粘度超高并在螺杆的剪切作用产生大量内生热而使材料容易出现热分解变色。
[0006]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，其使用的原料尼龙66相对于尼龙6较贵，氮化硼、氮化铝每公斤价格在几百元-几千元之间，成本高昂。碳化硅和氧化铝的莫氏硬度均在9以上，对生
产设备会产生严重磨损。
[0007]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复合材料，由于使用了石墨粉和铝纤维，材料不具有电绝缘性。
[0008]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，由于未使用阻燃剂，材料不具有阻燃性。另外，其导热耐磨粉为膨胀石墨或鳞片石墨，得到的材料的颜色只能是黑色。
[0009]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，其使用的填料氮化铝、氮化硼、氮化硅、多壁碳纳米管、石墨烯颗粒每公斤价格在几百元-几千元之间，成本高昂，氧化镁的莫氏硬度在5以上，氧化铝的莫氏硬度在9以上，对生产设备会产生严重磨损，且碳基导热填料只能使材料颜色为黑色或者深灰色。
[0010]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、浙青纤维、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、七水硫酸镁和氧化钥等制备了高流动性聚酰胺基无卤阻燃导热复合材料，但未提到材料的断裂伸长率、白度、体积电阻和填料的莫氏硬度等在实际生产中异常重要的技术指标和实现方法，也未提到磷酸酯类无卤阻燃剂的使用及其作用。
[0011]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，但是上述的两种复合材料并无导热性能。
[0012]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，采用氮化物作导热填料，聚苯硫醚树脂市售价格60元/公斤，氮化物市售价格几百元/公斤，成本高昂。
[0013]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 ff/m.Κ的复合材料。石墨颜色为黑色且导电，无法得到白色绝缘的导热材料。
[0014]本领域迫切需要开发一种低成本低磨损高韧性高白度导热绝缘无卤阻燃ΡΑ6基复合材料。
【发明内容】
[0015]本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种ΡΑ6复合材料及其制备方法，制得的ΡΑ6复合材料具有低成本、低磨损、高韧性、高白度、导热、绝缘、无卤阻燃的优点，制备方法简单、成熟，有利于推广应用。
[0016]本发明是通过以下技术方案来实现的。
[0017]一种ΡΑ6复合材料，包括以下质量百分比的原料:
ΡΑ6 树脂 22-43%
导热填料 45-65%无卤阻燃剂 1.0-6%
增韧剂 2.0-6%
偶联剂 0.1-0.5%
表面改性剂 0.4-1.0%
润滑剂 0.4-1.0%
抗氧剂 0.1-0.5%
其中，所述导热填料的莫氏硬度为4以下，白度为95%以上，平均粒径为I μ m-10 μ m之
间；
其中，所述无卤阻燃剂为双酚A双(二苯基磷酸酯)、间苯二酚(二苯基磷酸酯)、亚磷酸酯三苯酯中的一种或几种；
其中，所述增韧剂为丙烯酸酯共聚物和乙烯-丙烯酸酯离聚物以质量比为1:1-1:3的混合物； 其中，所述偶联剂为Y — (2, 3-环氧丙氧)丙基二甲氧基硅烷；
其中，所述表面改性剂为高分子量聚硅氧烷和超支化尼龙以质量比为1:0-1:3的混合
物；
其中，所述润滑剂为皂化蒙旦酯蜡、N，N’ -已撑双硬脂酰胺和改性乙撑双脂肪酸酰胺以质量比为1:1:1-1:3:3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)丙酰基)己二胺和双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯以质量比为1:1-1:3的混合物。
[0018]双酚A双(二苯基磷酸酯)学名(1-甲基亚乙基)二-4，1-亚苯基四苯基磷酸酯，化学式C39H3408P2，无色透明液体，相对密度1.258，磷含量8.9%。间苯二酚(二苯基磷酸酯)，学名1，3-苯二酚双(二苯基磷酸酯)，化学式:C30H2404P2，为无色或浅黄色透明液体。亚磷酸三苯酯，分子式:C18H15O3P。
[0019]丙烯酸酯共聚物，轻度交联的丙烯酸聚合物的分散液，它能够为表面活性剂体系提供卓越的稳定性及增稠性能，并且即使在低粘度配方中也具有卓越的悬浮性，不溶解和难于稳定的成分如硅氧烷也可被助乳化和稳定。乙烯-丙烯酸酯离聚物是乙烯-(甲基)丙烯酸锌盐、钠盐、锂盐等离子键聚合体，具有优异的抗低温冲击韧性，出色的耐磨损、抗刮擦性能。
[0020]Y 一(2，3-环氧丙氧)丙基二甲氧基硅烷即硅烷偶联剂KH-560。
[0021]高分子量聚硅氧烷，完全甲基化高分子量的线形硅氧烷聚合物，为高度粘稠半固体。具有分子量高、防粘滑爽、防水憎水、降低表面张力、耐氧化稳定性和耐候性好、耐高温性、抗压缩性、润滑性好、绝缘性好、无色无味、无毒和生理惰性等多种特性。超支化尼龙是继线形型、支化、交联之后的第四类高分子材料。分子表面官能度高，化学反应活性强，易于端基改性，较低的粘度。
[0022]皂化蒙旦酯蜡是一种含有蜡，树脂和地浙青的矿物蜡。由含蜡质的煤(主要是褐煤或某些泥炭)，经溶剂(苯、汽油等)萃取得到的一种含有蜡、树脂和地浙青的混合物。
[0023]N, N’ -已撑双硬脂酰胺，为白色至淡黄色粉末或粒状物。相对密度0.98 (25 °C ),熔点130~145 °C。闪点约285 °C。不溶于水，但粉状物在80 °C以上具有可湿性。耐酸碱和水介质。常温下不溶于乙醇，丙酮，四氯化碳等有机溶剂。但可溶于热的氯代烃和芳烃，冷却时析出沉淀和凝胶。
[0024]改性乙撑双脂肪酸酰胺是以乙撑双脂肪酸酰胺(EBS)为基料，在催化剂的作用下，含有极性基团的反应性单体与EBS反应形成BAB型共聚物。这种共聚物既保持了 EBS的润滑特性，又具有能与玻纤、无机填料表面部分极性基团相结合的极性基团结构。
[0025]N’-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺即抗氧剂1019，双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯，商品名称为抗氧剂626，是亚磷酸酯类抗氧剂的一个主要品种。抗氧剂626不仅对氢过氧化物分解能力强、含有有效磷量高、符合抗氧剂高分子量化的趋势，而且在改善制品加工稳定性、提高耐候性、赋予优良色泽等方面都表现出优异的效果。
[0026]优选地，本发明的表面改性剂和润滑剂的质量比为1:1。
本发明的增韧剂采用丙烯酸酯共聚物、乙烯丙烯酸酯离聚物以1:广1:3的质量比混合而成，复配后能平衡材料的增韧和耐热性能，具有更好的热稳定性、流动性和金属粘接性。
[0027]本发明的表面改性剂中，高分子量硅氧烷具有低的表面活化能和表面摩擦系数，易迁移到材料表面形成润滑层，超支化尼龙是具有高流动特性的原料，可以改善材料加工性而较少影响力学性能。优选地，表面改性剂为高分子量聚硅氧烷和超支化尼龙以质量比为1:2的混合物，复配的表面改性剂能增强材料的润滑性、流动性且改善材料的加工性。
[0028]本发明的润滑剂的复配原理是皂化蒙旦酯蜡主要起内部润滑作用，N, N’ -已撑双硬脂酰胺、改性乙撑双脂肪酸酰胺主要起外部润滑作用。优选地，润滑剂为皂化蒙旦酯蜡、N, N’-已撑双硬脂酰 胺和改性乙撑双脂肪酸酰胺以质量比为1:2:3的混合物。
[0029]本发明的抗氧剂的复配原理是:N，N’-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺是捕获自由基，双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯是易吸氧氧化。优选地，抗氧剂为N，N’ -双-(3- (3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和双(2.4- 二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯以质量比为1:2的混合物。
[0030]优选地，一种PA6复合材料，包括以下质量百分比的原料:
PA6 树脂 25-40%
导热填料 50-65%
无卤阻燃剂 2.0-5%
增韧剂 2.5-5%
偶联剂 0.1-0.4%
表面改性剂 0.4-1.0%
润滑剂 0.4-1.0%
抗氧剂 0.2-0.5%。
[0031]更优选地，一种PA6复合材料，包括以下质量百分比的原料:
PA6 树脂 25-30%
导热填料 55-65%
无卤阻燃剂 2-5%
增韧剂 2.5-5%
偶联剂 0.1-0.4%
表面改性剂 0.4-1.0%润滑剂 0.4-1.0%
抗氧剂 0.2-0.5%。
[0032]更优选地，一种PA6复合材料，包括以下质量百分比的原料:
PA6 树脂 30-40%
导热填料 50-55%
无卤阻燃剂 2-5%
增韧剂 2.5-5%
偶联剂 0.1-0.4%
表面改性剂 0.4-1.0%
润滑剂 0.4-1.0%
抗氧剂 0.2-0.5%。
[0033]其中，所述PA6树脂的相对粘度为2.0-2.1。 [0034]所述PA6树脂的相对粘度为2.0-2.1。PA6树脂的粘度高低不同，材料的力学性能不同，注塑加工性能也有差别。相对粘度为2.0-2.1的PA6树脂，流动性最好。导热塑料区别于一般改性塑料的地方在于:其含有大量的无机矿物填充，而大量无机矿物填充导致材料在熔化状态下流动性极差，不利于注塑加工。选择最低粘度范围的PA6树脂，就是力图降低大量无机填充对材料流动性的负面影响。
[0035]其中，所述复合材料的断裂伸长率在5%以上，白度为95%以上，法向导热率在
1.2ff/m.K以上，体积电阻为1χ1014-1χ1015Ω.cm, UL94阻燃等级为0.8mm厚度VO级。
[0036]其中，所述导热填料为滑石粉、沉淀硫酸钡、间接法氧化锌、合成氢氧化铝、合成氢氧化镁等中的一种或者一种以上的混合物。
[0037]本发明所述的导热填料的市售价格在20元/公斤以下，莫氏硬度为4以下，白度为95%以上，平均粒径在1 μm~10 μ m之间，具有协效阻燃作用的绝缘无机填料组成，莫氏硬度超过4以上，对挤出机和注塑机的筒体和螺杆原件会产生明显的磨损。选择白度95%以上的填料，是为了得到白度为95%以上的导热材料。粒径在f 10 μ m之间，是为了在填料分散和导热材料韧性方面取得平衡。填料粒径太细，不利于填料分散，填料太粗，不利于导热材料的韧性保持。
[0038]传统的球形氧化锌、球形氧化铝的价格太贵，价格在120元/Kg以上，且白度偏低，渠道有限，本发明的填料价格低廉，易于获取；合成的氢氧化镁比普通的矿石法氢氧化镁更纯，杂质少；本发明的合成的氢氧化镁的纯度大于99.8%，杂质含量低于0.2%。
[0039]其中，所述无卤阻燃剂为间苯二酚(二苯基磷酸酯)和亚磷酸三苯酯复配以质量比为1:1-3:1的混合物。
[0040]本发明所述的无卤阻燃剂为对高聚物具有增塑增韧作用的无卤阻燃剂，包括双酚A双(二苯基磷酸酯)、间苯二酚(二苯基磷酸酯)、亚磷酸酯三苯酯中的一种或几种。
[0041]优选地，所述无卤阻燃剂为间苯二酚(二苯基磷酸酯)和亚磷酸三苯酯复配以质量比为2:1的混合物，液相、固相阻燃剂复配使用，可使阻燃剂在不同分解温度下起到阻燃作用，也有利于原料混合加工。而传统的溴系阻燃剂存在环保问题。进口次磷酸盐类阻燃剂价格昂贵，100元/Kg以上，国产次磷酸盐的热稳定性差，280度左右就会分解。
[0042]一种PA6复合材料的制备方法，包括以下步骤:步骤a.按原料配方质量百分比，将PA6树脂、增韧剂和偶联剂在100-150转/分钟速度下的混合缸中混合30-60秒；
步骤b.按原料配方质量百分比，加入抗氧剂，再混合30-60秒；
步骤c.按原料配方质量百分比，加入导热填料、无卤阻燃剂、表面改性剂、润滑剂再混合2-5分钟；
步骤d.将步骤c中的混合料通过啮合同向双螺杆挤出机在180°C _250°C下熔融、混炼、挤出;
步骤e.步骤d中挤出的料条经传输带风冷、切粒机切粒、风刀干燥,包装。
[0043]其中，所述步骤d中，双 螺杆挤出机的温度控制如下:第一段180°C -200°C，第二段 240°C -250°C，第三段 240°C _250°C，第四段 235°C _245°C，第五段 235°C _245°C，第六段180°C -200°C，第七段180°C -200°C，第八段180°C -200°C，机头和口模温度控制在240°C _250°C，螺杆转速320-380转/分钟，机头压力为14_18MPa。
[0044]本发明的有益效果为:
(I)本发明使用市售价格20元/公斤以下的、低莫氏硬度、高白度并具有协效阻燃的绝缘导热填料和具有增塑增韧作用的无卤阻燃剂，充分发挥各组分的多重作用，得到的PA6基复合材料成本低，对生产设备无明显磨损。
[0045](2)本发明采用复配的增韧剂，能平衡材料的增韧和耐热性能，具有更好的热稳定性、流动性和金属粘接性。
[0046](3)本发明采用复配的表面改性剂中，具有低的表面活化能和表面摩擦系数，易迁移到材料表面形成润滑层，具有高流动特性的原料，可以改善材料加工性而较少影响力学性能。
[0047](4)本发明采用复配的润滑剂，内部润滑作用和外部润滑作用，优势互补，提高材料的润滑性能，便于挤出加工成型。
[0048](5)本发明采用复配的抗氧剂，兼具捕获自由基和易吸氧氧化的特点，抗氧化效果显著。
[0049](6)本发明采用复配的无卤阻燃剂，液相、固相阻燃剂复配使用，可使阻燃剂在不同分解温度下起到阻燃作用，也有利于原料混合加工。
[0050](7)本发明制得的PA6基复合材料，其市场售价可在100元/公斤以下，断裂伸长率在5%以上，白度为95%以上，0.8mm厚度样条垂直燃烧均通过UL94 V-O等级，法向导热率在1.2 W/m.K以上，体积电阻达IXlO14 Ω.cm-ΙΧΙΟ15 Ω.cm，同时对生产设备无明显磨损，用该材料制作的LED散热器壳体，表面光滑，加工流动性好，可通过跌落和冷热冲击测试，满足消费者对LED散热器外壳的散热、美观、防触电和防火安全等要求，特别适用于取代铝合金制作LED球泡灯、LED射灯的散热器外壳。
【具体实施方式】
[0051]下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0052]实施例1。
[0053]一种PA6复合材料，包括以下质量百分比的原料:PA6树脂25.4%、导热填料65%、无卤阻燃剂5%、增韧剂2%、偶联剂0.4%、表面改性剂1.0%、润滑剂1.0%、抗氧剂0.2%。[0054]其中，所述PA6树脂的相对粘度为2.0 ;所述导热填料的莫氏硬度为4，白度为95%，平均粒径为I μ m，所述导热填料为间接法氧化锌；所述无卤阻燃剂为双酚A双(二苯基磷酸酯)；所述增韧剂为丙烯酸酯共聚物和乙烯-丙烯酸酯离聚物以质量比为1:1的混合物；所述偶联剂为Y - (2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷；所述表面改性剂为高分子量聚硅氧烷；所述润滑剂为皂化蒙旦酯蜡、N, N’ -已撑双硬脂酰胺和改性乙撑双脂肪酸酰胺以质量比为1:3:3的混合物；所述抗氧剂为N，N’ -双-(3-(3，5- 二叔丁基_4_羟基苯基)丙酰基)己二胺和双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯以质量比为1:3的混合物。
[0055]一种PA6复合材料的制备方法，包括以下步骤:
步骤a.按原料配方质量百分比，将PA6树脂、增韧剂和偶联剂在100转/分钟速度下的混合缸中混合60秒；步骤b.加入抗氧剂，再混合60秒；步骤c.加入导热填料、无卤阻燃剂、表面改性剂、润滑剂再混合2分钟；步骤d.将步骤c中的混合料通过啮合同向双螺杆挤出机在180°C _250°C下熔融、混炼、挤出；双螺杆挤出机的温度控制如下:第一段180°C，第二段240°C，第三段245°C，第四段235°C，第五段240°C，第六段180°C，第七段185°C，第八段190°C，机头和口模温度控制在240°C，螺杆转速320转/分钟，机头压力为18MPa ;步骤e.步骤d中挤出的料条经传输带风冷、切粒机切粒、风刀干燥,包装。
[0056]实施例2。
[0057]一种PA6复合材料，包括以下质量百分比的原料:PA6树脂30.8%、导热填料60%、无卤阻燃剂4%、增韧剂3%、偶联剂0.3%、表面改性剂0.8%、润滑剂0.8%、抗氧剂0.3%。
[0058]其中，所述PA6树脂的相对粘度为2.0 ;所述导热填料的莫氏硬度为3.5，白度为96%，平均粒径为 2μπι之间，所述导热填料为合成氢氧化铝；所述无卤阻燃剂为间苯二酚(二苯基磷酸酯)；所述增韧剂为丙烯酸酯共聚物和乙烯-丙烯酸酯离聚物以质量比为1:2的混合物；所述偶联剂为Y —(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷；所述表面改性剂为高分子量聚硅氧烷和超支化尼龙以质量比为1:1的混合物；所述润滑剂为皂化蒙旦酯蜡、N, N’-已撑双硬脂酰胺和改性乙撑双脂肪酸酰胺以质量比为1:2:3的混合物；所述抗氧剂为N，N’ -双-(3-(3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和双(2.4- 二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯以质量比为1:2的混合物。
[0059]一种ΡΑ6复合材料的制备方法，包括以下步骤:
步骤a.按原料配方质量百分比，将PA6树脂、增韧剂和偶联剂在110转/分钟速度下的混合缸中混合50秒；步骤b.加入抗氧剂，再混合50秒；步骤c.加入导热填料、无卤阻燃剂、表面改性剂、润滑剂再混合3分钟；步骤d.将步骤c中的混合料通过啮合同向双螺杆挤出机在180°C _250°C下熔融、混炼、挤出；双螺杆挤出机的温度控制如下:第一段185°C，第二段245°C，第三段250°C，第四段235°C，第五段240°C，第六段185°C，第七段190°C，第八段200°C，机头和口模温度控制在245°C，螺杆转速330转/分钟，机头压力为17MPa ;步骤e.步骤d中挤出的料条经传输带风冷、切粒机切粒、风刀干燥,包装。
[0060]实施例3。
[0061]一种PA6复合材料，包括以下质量百分比的原料:PA6树脂36.2%、导热填料55%、无卤阻燃剂3%、增韧剂4%、偶联剂0.2%、表面改性剂0.6%、润滑剂0.6%、抗氧剂0.4%。
[0062]其中，所述PA6树脂的相对粘度为2.0 ;所述导热填料的莫氏硬度为3，白度为95%，平均粒径为5μπι之间，所述导热填料为合成氢氧化镁；所述无齒阻燃剂为亚磷酸酯三苯酯；所述增韧剂为丙烯酸酯共聚物和乙烯-丙烯酸酯离聚物以质量比为1:3的混合物；所述偶联剂为Y - (2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷；所述表面改性剂为高分子量聚硅氧烷和超支化尼龙以质量比为1:2的混合物；所述润滑剂为皂化蒙旦酯蜡、N，N’-已撑双硬脂酰胺和改性乙撑双脂肪酸酰胺以质量比为1:1:2的混合物；所述抗氧剂为N，N’ -双-(3- (3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和双(2.4- 二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯以质量比为1:1的混合物。
[0063]一种PA6复合材料的制备方法，包括以下步骤:
步骤a.按原料配方质量百分比，将PA6树脂、增韧剂和偶联剂在120转/分钟速度下的混合缸中混合45秒；步骤b.加入抗氧剂，再混合45秒；步骤c.加入导热填料、无卤阻燃剂、表面改性剂、润滑剂再混合4分钟；步骤d.将步骤c中的混合料通过啮合同向双螺杆挤出机在180°C _250°C下熔融、混炼、挤出；双螺杆挤出机的温度控制如下:第一段195°C，第二段240°C，第三段245°C，第四段235°C，第五段245°C，第六段190°C，第七段195°C，第八段200°C，机头和口模温度控制在250°C，螺杆转速350转/分钟，机头压力为16MPa ;步骤e.步骤d中挤出的料条经传输带风冷、切粒机切粒、风刀干燥,包装。
[0064]实施例4。
[0065]一种PA6复合材料，包括以下质量百分比的原料:PA6树脂35%、导热填料55%、无卤阻燃剂3.5%、增韧剂4.5%、偶联剂0.5%、表面改性剂0.5%、润滑剂0.5%、抗氧剂0.5%。
[0066]其中，所述PA6树脂的相对粘度为2.1 ;所述导热填料的莫氏硬度为2.5，白度为95%，平均粒径为8 μ m之间，所述导热填料为滑石粉；所述无卤阻燃剂为间苯二酚(二苯基磷酸酯)和亚磷酸三苯酯复配以质量比为2:1的混合物；所述增韧剂为丙烯酸酯共聚物和乙烯-丙烯酸酯离聚物以质量比为1:1的混合物；所述偶联剂为Y - (2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷；所述表面改性剂为高分子量聚硅氧烷和超支化尼龙以质量比为1:3的混合物；所述润滑剂为皂化蒙旦酯蜡、N, N’ -已撑双硬脂酰胺和改性乙撑双脂肪酸酰胺以质量比为1:2:2的混合物；所述抗氧剂为N，N’ -双-(3- (3，5- 二叔丁基_4_羟基苯基)丙酰基)己二胺和双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯以质量比为1:1的混合物。
[0067]一种PA6复合材料的制备方法，包括以下步骤:
步骤a.按原料配方质量百分比，将PA6树脂、增韧剂和偶联剂在130转/分钟速度下的混合缸中混合40秒；步骤b.加入抗氧剂，再混合40秒；步骤c.加入导热填料、无卤阻燃剂、表面改性剂、润滑剂再混合3分钟；步骤d.将步骤c中的混合料通过啮合同向双螺杆挤出机在180°C _250°C下熔融、混炼、挤出；双螺杆挤出机的温度控制如下:第一段200°C，第二段240°C，第三段250°C，第四段235°C，第五段240°C，第六段180°C，第七段200°C，第八段200°C，机头和口模温度控制在240°C，螺杆转速360转/分钟，机头压力为15MPa ;步骤e.步骤d中挤出的料条经传输带风冷、切粒机切粒、风刀干燥,包装。
[0068]实施例5。
[0069]一种PA6复合材料，包括以下质量百分比的原料:PA6树脂40%、导热填料51%、无卤阻燃剂2.6%、增韧剂5%、偶联剂0.1%、表面改性剂0.4%、润滑剂0.4%、抗氧剂0.5%。
[0070]其中，所述PA6树脂的相对粘度为2.1 ;所述导热填料的莫氏硬度为2.5，白度为96%，平均粒径为ΙΟμπι之间，所述导热填料为合成氢氧化铝、合成氢氧化镁以质量比为1:1的混合物；所述无卤阻燃剂为间苯二酚(二苯基磷酸酯)和亚磷酸三苯酯复配以质量比为3:1的混合物；所述增韧剂为丙烯酸酯共聚物和乙烯-丙烯酸酯离聚物以质量比为1:3的混合物；所述偶联剂为Y —(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷；所述表面改性剂为高分子量聚硅氧烷和超支化尼龙以质量比为1:2的混合物；所述润滑剂为皂化蒙旦酯蜡、N，N’-已撑双硬脂酰胺和改性乙撑双脂肪酸酰胺以质量比为1:1:1的混合物；所述抗氧剂为N，N’ -双-(3-(3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和双(2.4- 二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯以质量比为1:3的混合物。
[0071]一种PA6复合材料的制备方法，包括以下步骤:
步骤a.按原料配方质量百分比，将PA6树脂、增韧剂和偶联剂在150转/分钟速度下的混合缸中混合30秒；步骤b.加入抗氧剂，再混合30秒；步骤c.加入导热填料、无卤阻燃剂、表面改性剂、润滑剂再混合5分钟；步骤d.将步骤c中的混合料通过啮合同向双螺杆挤出机在180°C _250°C下熔融、混炼、挤出；双螺杆挤出机的温度控制如下:第一段200°C，第二段250°C，第三段250°C，第四段245°C，第五段235°C，第六段180°C，第七段190°C，第八段200°C，机头和口模温度控制在250°C，螺杆转速380转/分钟，机头压力为14MPa ;步骤e.步骤d中挤出的料条经传输带风冷、切粒机切粒、风刀干燥,包装。
[0072]实施例1-5制得的PA6复合材料的材料性能如下:
【权利要求】
1.一种PA6复合材料，其特征在于:包括以下质量百分比的原料: PA6 树脂 22-43% 导热填料 45-65% 无卤阻燃剂 1.0-6% 增韧剂 2.0-6% 偶联剂 0.1-0.5% 表面改性剂 0.4-1.0% 润滑剂 0.4-1.0% 抗氧剂 0.1-0.5% 其中，所述导热填料的莫氏硬度为4以下，白度为95%以上，平均粒径为I μ m-10 μ m之间； 其中，所述无卤 阻燃剂为双酚A双(二苯基磷酸酯)、间苯二酚(二苯基磷酸酯)、亚磷酸酯三苯酯中的一种或几种； 其中，所述增韧剂为丙烯酸酯共聚物和乙烯-丙烯酸酯离聚物以质量比为1:1-1:3的混合物； 其中，所述偶联剂为Y — (2, 3-环氧丙氧)丙基二甲氧基硅烷； 其中，所述表面改性剂为高分子量聚硅氧烷和超支化尼龙以质量比为1:0-1:3的混合物； 其中，所述润滑剂为皂化蒙旦酯蜡、N，N’ -已撑双硬脂酰胺和改性乙撑双脂肪酸酰胺以质量比为1:1:1-1:3:3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)丙酰基)己二胺和双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯以质量比为1:1-1:3的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种PA6复合材料，其特征在于:包括以下质量百分比的原料: PA6 树脂 25-40% 导热填料 50-65% 无卤阻燃剂 2.0-5% 增韧剂 2.5-5% 偶联剂 0.1-0.4% 表面改性剂 0.4-1.0% 润滑剂 0.4-1.0% 抗氧剂 0.2-0.5%。
3.根据权利要求1所述的一种PA6复合材料，其特征在于:包括以下质量百分比的原料: PA6 树脂 25-30% 导热填料 55-65% 无卤阻燃剂 2-5% 增韧剂 2.5-5% 偶联剂 0.1-0.4%表面改性剂 0.4-1.0% 润滑剂 0.4-1.0% 抗氧剂 0.2-0.5%。
4.根据权利要求1所述的一种PA6复合材料，其特征在于:包括以下质量百分比的原料: PA6 树脂 30-40% 导热填料 50-55% 无卤阻燃剂 2-5% 增韧剂 2.5-5% 偶联剂 0.1-0.4% 表面改性剂 0.4-1.0% 润滑剂 0.4-1.0% 抗氧剂 0.2-0.5%。
5.根据权利要求1所述的一种PA6复合材料，其特征在于:所述PA6树脂的相对粘度为 2.0-2.1。
6.根据权利要求1所述的一种PA6复合材料，其特征在于:所述复合材料的断裂伸长率在5%以上，白度为95%以上，法向导热率在1.2ff/m.K以上，体积电阻为1χ1014-1χ1015Ω.cm, UL94 阻燃等级为 0.8mm 厚度 VO 级。
7.根据权利要求1所述的一种PA6复合材料，其特征在于:所述导热填料为滑石粉、沉淀硫酸钡、间接法氧化锌、合成氢氧化铝、合成氢氧化镁等中的一种或者一种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种PA6复合材料，其特征在于:所述无卤阻燃剂为间苯二酚(二苯基磷酸酯)和亚磷酸三苯酯复配以质量比为1:1-3:1的混合物。
9.如权利要求1-8中任意一项所述的一种PA6复合材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤: 步骤a.按原料配方质量百分比，将PA6树脂、增韧剂和偶联剂在100-150转/分钟速度下的混合缸中混合30-60秒； 步骤b.按原料配方质量百分比，加入抗氧剂，再混合30-60秒； 步骤c.按原料配方质量百分比，加入导热填料、无卤阻燃剂、表面改性剂、润滑剂再混合2-5分钟； 步骤d.将步骤c中的混合料通过啮合同向双螺杆挤出机在180°C _250°C下熔融、混炼、挤出; 步骤e.步骤d中挤出的料条经传输带风冷、切粒机切粒、风刀干燥,包装。
10.根据权利要求9所述的一种PA6复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤d中，双螺杆挤出机的温度控制如下:第一段180°C -200°C，第二段240°C _250°C，第三段 240°C -250°C，第四段 235°C _245°C，第五段 235°C _245°C，第六段 180°C -200°C，第七段180°C -200°C，第八段180°C -200°C，机头和口模温度控制在240°C _250°C，螺杆转速320-380转/分钟，机头压力为14-18MPa。
【文档编号】C08K3/22GK104004347SQ201410230380
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】唐昌伟, 傅轶, 李庆蛟, 陈红兵, 李小辉 申请人:广东银禧科技股份有限公司