[发明专利]导热尼龙复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及导热材料技术领域，特别是指一种导热尼龙复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

半导体发光二级管Light Emitting Diode（LED）是一种新型光源，具有体积小、耗电低、寿命长、无毒环保等诸多优点，发光功率转换接近98%以上，具有比传统节能照明灯具节能60%-80%以上的巨大优势，并且安装灵活方便，耐用可靠，使用寿命可达3~5万小时，是普通灯泡的30倍，相当于不间断照明三年时间。其缺点是发光效率高，放热量大，而作为LED核心部件的PN半导体结构，在热量积累的过程中，将电能转换为光能的效率会大大降低，严重影响了LED的使用寿命和发光效率。为提高材料的导热性能，市场上大都采用金属铝作为LED的灯具外壳材料。由于金属铝重量较大、设计自由度较低，重点是生产效率低下，系统加工成本较高，所以研发具有高导热性能的改性工程塑料作为灯具外壳材料已成为本行业内发展的共识。导热工程塑料的使用可有效提高生产效率、设计自由度，在使用过程中相对金属具有更好的安全性，使之在即将来临的LED冷光源时代具有重大的意义，对于大功率LED的生产与使用也会有极大的促进作用，同时对于我国LED灯具外壳材料的更新换代具有划时代的意义，此外导热工程塑料在线圈骨架（电动马达、变压器、电磁阀等）、发动机周围散热部件、汽车电热调节器、温度传感器、无线通讯领域等等都有着巨大的发展空间。

在制备导热改性工程塑料中，由于聚合物本身具有极低的导热系数的特点，所以首先需要寻找适合改性的聚合物材料，其次有必要在此聚合物的基础上对聚合物材料进行导热填料的填充，以提高其导热系数，使之达到5.0W/m·k以上。

张志龙等在《高导热绝缘复合材料的研究》中指出：导热系数高的基体树脂应具有较高的结构规整、结晶度高的特点；对于绝缘性的高分子导热材料来说，材料的导热系数取决于所含极性基团的多少和极性基团偶极化的程度，这种极化所需要的时间为10^-9S左右。Luc Langer，Denis Billaud等研究了拉伸和退火PPS薄膜的热导，证实外界的定向拉伸、模压，有利于提高其相对结晶度，从而提高了导热系数。专利US7214761B2中指出一种高导热复合材料的基体树脂结构应包含①2-羟基-6萘甲酸②4,4’-二羟基联苯、2，6-二羟基萘、萘二羧酸③对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚等三种成分中的一种芳香类聚酯，通过导热填料的填充改性后的导热系数在20℃可达10.0W/m·k以上。

目前制备导热材料的基体材料研究方向主要集中在：环氧树脂、聚苯硫醚（PPS）、聚酰亚胺（PI）、液晶聚合物（LCP）、尼龙（PA46）、聚碳酸酯（PC）等。PA46被DSM公司所垄断，价格较高，不适宜大规模应用。而作为工程塑料的PA66、PA6、PA1010等通用尼龙在导热聚合物材料中的应用却相对较少。由于尼龙自身具有较高的相对结晶度、较好的力学性能、化学稳定性、阻燃性能等等，并且我国通用尼龙树脂合成技术的工艺成熟，使开发以通用尼龙为基体树脂的LED用导热工程材料具有巨大的潜力和极大的市场开发前景。

目前，世界范围内只有少数几家国外大公司能生产相对成熟的导热材料产品，应用领域涉及LED灯具外壳，电池壳、高温电子器件内部等。同时我国的工程塑料企业也在积极努力地开发导热工程塑料，据了解，我国的开发主要以国外同类产品为导向，重点都集中在PPS导热塑料上，而PPS在使用过程中存在价格较高的特点，且加工温度较高，作为一种长期使用的工程材料存在成本较高的缺点。目前国外同类导热材料不仅价格极高，而且只是针对某部分客户，这严重的限制了我国LED产品的及时更新换代。

发明内容

本发明针对上述现有技术的缺点，提出一种具有较高的导热系数、较好的注塑加工性能的导热尼龙复合材料。

本发明的另一个目的是提供了制备这种具有较高的导热系数、较好的注塑加工性能的导热尼龙复合材料的方法。

本发明的另一个目的是提供了一种该导热尼龙复合材料的应用。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种导热尼龙复合材料，其组分及含量为：

PA66和/或PA6              20.0~80 .0重量份；

导热填料                   15.0~75.0 重量份；

所述导热填料导热系数为5W/m·k-900 W/m·k。