[发明专利]一种高导热尼龙复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高性能高分子导热复合材料及其制备方法，属于纳米复合材料领域。该导热复合材料由下述重量份的原料制成：尼龙40～80份、导热填料10～60份、增强填料0～6份。本发明通过加入导热填料大幅度提高了尼龙材料的导热性能，并且加入增强填料改善了填料与基体的相互作用，制备方法简单，原料成本低廉，复合材料具有优异的综合性能，有望广泛应用于电子电气、照明、化工等领域。

技术领域

本发明属于纳米复合材料领域，具体涉及一种高导热尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

随着微电子集成技术和组装技术的快速发展，电子元器件的体积越来越小，对导热材料提出了新的要求。聚合物材料相比于金属和无机非金属材料具有加工性能好、质轻、耐腐蚀、价格低廉等优点。聚合物材料在微电子、航空航天、热交换器等诸多领域已有取代传统导热材料的趋势。聚酰胺(PA)是指分子链中含有酰胺基团重复结构的一类聚合物，其机械性能优异、耐磨、耐腐蚀、耐热、无毒，而且具有优异的加工性能，是一种得到广泛应用的工程塑料。

聚合物材料本身热导率较低，通过向聚合物中添加导热填料是常见的导热增强方式。金属填料价格昂贵，在聚合物加工过程中易损伤设备；无机陶瓷填料不能值得导电导热的高性能复合材料；碳类填料价格低廉，本征热导率高，碳类填料的热导率理论值高达6000W/mK以上，纳米尺寸的碳类填料能在基体中实现较好的分散，而且与聚合物基体有较好的相容性，是常用填料。但是传统的聚合物/导热填料复合材料在制备过程中，要想获得较高热导率的复合材料，就要添加大量的导热填料，从而影响了聚合物材料的加工性能。

发明内容

本发明针对现有导热材料领域中难以获得高热导率的问题，提供一种通过加入第三组分中间相沥青增强复合材料综合性能的制备方法。本发明所采用的导热填料与增强填料，价格低廉、性能优异、制备方法简单可靠，可规模化生产。

本发明的技术方案包括以下步骤：

(1)将导热填料经过500～950℃的高温煅烧，冷却至室温。

(2)将尼龙原料进行低温液氮粉碎，得到方便预混的粉料，将粉料置于真空烘箱干燥。

(3)将10～60份步骤(1)所得的导热填料、40～80份步骤(2)所得的尼龙树脂粉料、0～6份干燥后的增强填料在高速搅拌机中搅拌。混合物置于真空烘箱干燥。

(4)将步骤(3)中得到的混合物加入双螺杆挤出机挤出造粒。

(5)将步骤(4)中所得粒料加入注塑机中制得测试样条。

上述方法中的尼龙原料为注塑级尼龙6和尼龙66中的一种。

上述方法中的导热填料为膨胀石墨、石墨烯、炭黑、碳纳米管、碳纳米纤维中的一种或几种。

上述方法步骤(2)和步骤(3)中选用的干燥条件为90℃干燥10h。

上述方法步骤(3)中选用条件为25000r/min搅拌3min。

上述方法步骤(4)中所用双螺杆挤出机各区段的温度为180～200℃、200～220℃、215～230℃、230～240℃、230～240℃、215～220℃、230～235℃、215～225℃，加料转速为7～10r/min，螺杆转速80～120r/min。

本方法制得的尼龙高导热复合材料综合性能优异，热导率为0.2～12.41W/mK，拉伸强度为49.7MPa～66.3MPa，缺口冲击强度为1.7 KJ/m²～5.7 KJ/m²。