一种耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料及其制备方法，由以下重量份的原料制成：聚酰胺100份；表面活性剂改性的氮化铝62-135份；抗氧剂1-8份；加工助剂1-10份；所述的表面活性剂改性的氮化铝由2-15份雾化处理后的表面活性剂修饰60-120份的氮化铝得到。本发明的耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料制备方法采用现有的工艺设备粉体表面改性机和双螺杆挤出机即可实现，制备简单，成本低。通过对氮化铝粉体表面进行表面活性剂预处理，使其获得较好的耐水解性能，在此基础上制备了一种导热性能良好且具有较强环境耐候性的耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料。
【专利说明】一种耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚酰胺导热复合材料领域，具体涉及一种耐水解氮化铝填充聚酰胺基 导热塑料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚合物材料作为一种广泛使用的材料，具有质轻、易加工成型、价格较低、耐腐蚀 等优点，在化工、能源、电子器件、电子信息、航空航天等领域有着极为重要的应用价值，并 开始表现出替代金属材料的潜在应用前景。而与金属材料相比，聚合物材料都是热的不良 导体。对聚合物材料进行填充改性已成为国内外研究导热塑料的重要途径，而制备高导热 且具有良好力学性能的导热塑料已成为近年来的研究重点。
[0003] 聚酰胺（PA)俗称尼龙，其具有良好的机械性能、耐热性、耐磨损性和耐化学性，且 容易加工、摩擦系数低，适合进行无机填料填充增强改性研究。通过在聚酰胺树脂中添加氮 化铝填料可赋予其较好的导热性能。
[0004] 氮化铝作为一种高效的导热填料，以及其与其他氮化物相比较合理的价格受到导 热填料领域的青睐，拥有广阔的市场前景。但由于其自身的性质易吸水潮解，在制备导热塑 料的过程中易生成氢氧化铝，使导热通路产生中断，影响声子的传递，使得制成品导热系数 下降。
[0005]目前常用的填料表面处理方法多为在原材料与填料的预混过程中加入偶联剂，这 种处理方法比较简单，然而对填料的处理效果较差，不能很好地在界面间形成有效的修饰 层，提_填料耐水性能。
[0006] 申请公布号为CN102076751A(申请号为200980124627. 5)的中国发明专利申请 公开了一种含有硅藻土的导热性聚酰胺，包含：A) 19. 9%?69. 99重量％的热塑性聚酰胺； B) 30 %?80重量％的氧化铝；C) 0. 01 %?30重量％的硅藻土；D) 0 %?30重量％的其他 添加剂。该热塑性组合物具有良好的流动性连同良好的机械性能，以及显著提高的导热性。 该组合物可用于CPU、电阻器、1C、电池、蓄电池、电动机、线圈、继电器、二极管、导线通道等 的散热，能够最有效地接触从而使热量可由热源通过模塑组合物释放到环境中。
[0007] 申请公布号为CN102796369A(申请号为201210260919. 5)的中国发明专利申请 公开一种导热聚酰胺复合材料及其制备方法和应用，该导热聚酰胺复合材料包括下述重量 百分比的组分：聚酰胺18. 2%?58. 6%、润滑剂0. 1%?1%、抗氧剂0. 1%?0.5%、表面 改性剂1. 0%?1. 5%和导热增强改性剂40%?81%，所述的导热增强改性剂为碳纤维、碳 粉、碳化硅、氧化铝、氮化硼和氮化铝中的一种、两种或三种。所述的表面改性剂为本领域中 常规使用的各种可用于聚酰胺复合材料的表面改性剂，较佳地为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 和/或硅酮母粒。所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的醋酸乙烯酯链段的含量较佳地为58? 68wt%。该技术方案通过加入导热增强改性剂增加复合材料的导热性，表面改性剂用于改 变聚酰胺的界面特性，提高其力学性能，但是，导热增强改性剂中如氮化铝容易水解，环境 耐候性差。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是要解决现有氮化铝粉体易水解，与聚酰胺树脂基体浸润不理想， 所制备的氮化铝填充聚酰胺导热材料导热性能不佳的技术问题，而提出一种耐水解氮化铝 填充聚酰胺基导热塑料及其制备方法。
[0009]本发明的耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料制备方法简单，成本低。通过对氮 化铝粉体表面进行表面活性剂预处理，使其获得较好的耐水解性能，在此基础上制备了一 种导热性能良好且具有较强环境耐候性的耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料。
[0010] 一种耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料，由以下重量份的原料制成：
[0011] 聚酰胺 100份； 表面活性剂改性的氮化铝 62-135份； 抗氧剂 1-8份； 加工助剂 1-10份；
[0012] 所述的表面活性剂改性的氮化铝由2-15份雾化处理后的表面活性剂修饰60-120 份的氮化铝得到。
[0013] 本发明采用表面活性剂作为表面处理剂，利用FTG型连续式粉体表面改性机对表 面活性剂进行雾化处理后与氮化铝粉体进行混合修饰，利于修饰层在氮化铝表面充分包 覆，使得在预混过程中改性后的氮化铝填料与聚酰胺基体充分接触，继而建立有效的界面， 提高导热系数的同时增强材料整体的力学与加工性能。
[0014] 作为优选，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、油酸钠、十二烷基硫酸钠、吐 温80、吐温85、司班60、司班80、TX-10、油酸、硬脂酸中的一种或两种以上。上述的表面活 性剂具有固定的亲水亲油端，在溶液的表面能定向排列。其分子的一端为羧基、醚基、或金 属盐等极性基团，可与无机填料表面发生化学或物理吸附，达到填料表面改性的目的；其分 子另一端为长链烷基，与聚酰胺基体间具有良好的相容性，在基体中获得良好的分散效果。
[0015] 本发明上述选用的表面活性剂为阴离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂，在 粉体改性机中直接雾化后对氮化铝表面进行改性修饰，更加简单快捷，杜绝了有机溶剂的 使用对环境的污染。同时修饰后在氮化铝表面形成了长链烷基修饰层，这种疏水修饰层不 仅能大幅提高氮化铝粉体表面的耐水性能，同时长链烷基与聚酰胺树脂之间有着良好的相 容性，使树脂与填料的界面结合更为紧密。
[0016] 所述表面活性剂改性的氮化铝是在预处理过程中与雾化后的表面活性剂在FTG型连续式粉体表面改性机中完成表面包覆修饰。、
[0017] 所述聚酰胺为聚酰胺6或聚酰胺66。
[0018] 所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配或抗氧剂1010与抗氧 齐[J168复配。
[0019] 所述的加工助剂为硬脂酸钙、乙撑双硬脂酸酰胺、硅酮粉中的一种或几种的混合 物。
[0020] 作为优选，所述的耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料，由以下重量份的原料制 成：
[0021] 聚酰胺 100份； 表面活性剂改性的氮化铝 105?135份； 抗氧剂 1-8份; 加工助剂 1-10份；
[0022] 所述的表面活性剂改性的氮化铝由5?15份雾化处理后的表面活性剂修饰 100?120份的氮化铝得到。
[0023] 进一步优选，所述的耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料，由以下重量份的原料 制成：
[0024] 聚酰胺 100份； 表面活性剂改性的氮化铝 118份； 抗氧剂 1-8份； 加工助剂 1-10份；
[0025] 所述的表面活性剂改性的氮化铝由8份雾化处理后的表面活性剂修饰110份的氮 化铝得到。
[0026] 进一步优选，所述的耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料，由以下重量份的原料 制成：
[0027] 聚酰胺 100份； 表面活性剂改性的氮化铝 118份； 抗氧剂 1-8份; 加工助剂 1-10份；
[0028] 所述的表面活性剂改性的氮化铝由8份雾化处理后的表面活性剂修饰110份的氮 化铝得到；
[0029] 所述的表面活性剂为油酸钠。
[0030] 采用油酸钠与氮化铝在特定的重量比下，两者具有较强的协同作用，能够较好地 提_导热性以及耐水解，提_材料的耐候性能。
[0031] 本发明还提供了一种耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料的制备方法，其易于工 业化大规模生产，且可显著降低生产成本，并且，得到的耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑 料具有良好的导热性以及较好的耐候性。
[0032] -种耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料的制备方法，包括以下步骤：
[0033] 1)将氮化铝加热后加入到粉体表面改性机中的改性筒中，将表面活性剂加热雾化 后加入到粉体表面改性机中的药筒中，表面活性剂经喷嘴雾化到改性筒中，和氮化铝的粉 体充分接触，干燥后得到表面活性剂改性的氮化铝；
[0034] 2)将聚酰胺、抗氧剂、加工助剂以及步骤1)的表面活性剂改性的氮化铝混合后， 加入到双螺杆挤出机中熔融挤出，得到耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料。
[0035] 步骤1)中，将氮化铝加热到70?KKTC。
[0036] 步骤1)中，干燥后得到表面活性剂改性的氮化铝的干燥条件为：70°C?150°C的 烘箱中干燥1?6小时。
[0037] 步骤2)中，原料聚酰胺需在110°C?130°C干燥3?5小时后使用。
[0038] 步骤2)中，所述的双螺杆挤出机中熔融挤出的温度为230?280°C。
[0039] 本发明耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料，可用于CPU、电阻器、电池、蓄电池、 电动机、线圈、继电器、二极管等的散热。
[0040] 与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
[0041] 本发明采用表面活性剂作为表面处理剂，利用FTG型连续式粉体表面改性机对表 面活性剂进行雾化处理后与氮化铝粉体进行混合修饰，利于修饰层在氮化铝表面充分包 覆，使得在预混过程中改性后的氮化铝填料与聚酰胺基体充分接触，继而建立有效的界面， 提高导热系数的同时增强材料整体的力学与加工性能。并且，得到的耐水解氮化铝填充聚 酰胺基导热塑料具有良好的导热性以及较好的耐候性。
[0042] 本发明耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料的制备方法，采用现有的工艺设备粉 体表面改性机和双螺杆挤出机即可实现，其易于工业化大规模生产，且可显著降低生产成 本，具有广阔的应用前景。
【具体实施方式】
[0043] 下面通过几个实施例对本发明进行具体的描述，但本发明的技术范围不限于这些 实施例。本发明中，未特别说明的情况下，份均指重量份。
[0044] 实施例1:
[0045] 按表1中重量份的原材料配制原料：
[0046]表1
[0047]
【权利要求】
1. 一种耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料，其特征在于，由以下重量份的原料制 成： 聚酰胺 100份； 表面活性剂改性的氮化铝 62-135份； 抗氧剂 1-8份； 加工助剂 1-10份； 所述的表面活性剂改性的氮化铝由2-15份雾化处理后的表面活性剂修饰60-120份的 氮化铝得到。
2. 根据权利要求1所述的耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料，其特征在于，由以下 重量份的原料制成： 聚酰胺 100份； 表面活性剂改性的氮化铝 105?135份； 抗氧剂 1-8份； 加工助剂 1-10份； 所述的表面活性剂改性的氮化铝由5?15份雾化处理后的表面活性剂修饰100?120 份的氮化铝得到。
3. 根据权利要求2所述的耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料，其特征在于，由以下 重量份的原料制成： 聚酰胺 100份； 表面活性剂改性的氮化铝 118份； 抗氧剂 1-8份； 加工助剂 1-10份； 所述的表面活性剂改性的氮化铝由8份雾化处理后的表面活性剂修饰110份的氮化铝 得到。
4. 根据权利要求1所述的耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料，其特征在于，所述的 表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、油酸钠、十二烷基硫酸钠、吐温80、吐温85、司班60、司班 80、TX-10、油酸、硬脂酸中的一种或两种以上。
5. 根据权利要求1所述的耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料，其特征在于，所述的 加工助剂为硬脂酸钙、乙撑双硬脂酸酰胺、硅酮粉中的一种或几种的混合物。
6. 根据权利要求1?5任一项所述的耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料的制备方 法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 将氮化铝加热后加入到粉体表面改性机中的改性筒中，将表面活性剂加热雾化后加 入到粉体表面改性机中的药筒中，表面活性剂经喷嘴雾化到改性筒中，和氮化铝的粉体充 分接触，干燥后得到表面活性剂改性的氮化铝； 2) 将聚酰胺、抗氧剂、加工助剂以及步骤1)的表面活性剂改性的氮化铝混合后，加入 到双螺杆挤出机中熔融挤出，得到耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料。
7. 根据权利要求6所述的耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料的制备方法，其特征在 于，步骤1)中，将氮化铝加热到70?KKTC。
8. 根据权利要求6所述的耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料的制备方法，其特征在 于，步骤1)中，干燥后得到表面活性剂改性的氮化铝的干燥条件为：70°C?150°C的烘箱中 干燥1?6小时。
9. 根据权利要求6所述的耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料的制备方法，其特征在 于，步骤2)中，原料聚酰胺需在IKTC?130°C干燥3?5小时后使用。
10. 根据权利要求6所述的耐水解氮化铝填充聚酰胺基导热塑料的制备方法，其特征 在于，步骤2)中，所述的双螺杆挤出机中熔融挤出的温度为230?280°C。
【文档编号】C08K3/28GK104448799SQ201410685031
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】方万漂, 陈铭忆, 黄志杰, 郑京连, 黄瑞杰, 张磊, 彭建文, 杨丰富 申请人:浙江俊尔新材料股份有限公司, 上海俊尔新材料有限公司