[发明专利]一种晶须增强导热塑料材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料及其制备方法，具体是一种晶须增强导热塑料材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

聚己内酰胺（PA6），是一种具有机械强度高，韧性好、耐油、耐弱酸碱等优良综合性能的工程塑料，广泛应用于汽车零部件的制造领域。PA6的酰胺基团是极性基团，尼龙分子链之间容易形成氢键，导致产品尺寸稳定性差、吸湿性较强，使其应用受到了限制。同时PA6的导热导热系数偏低，只有0.23w/m.k，不符合在散热要求严格的使用环境。

国内外研究者对PA6进行了大量的研发和改性，发现填充共混能有效提高PA6工程塑料的力学性能和尺寸稳定性，并能降低材料的成本。近年来采用无机填料（硅灰石、玻璃纤维、碳纤维、晶须、无机金属盐等）制备增强PA6复合材料的研究越来越受到关注，并将其广泛应用于轴承及支架、齿轮、凸轮、机械护罩及外壳等精密注射件。晶须由于具有长径比大，耐高温、抗化学腐蚀、强度高，易表面处理之优点，与PA6复合后使聚合物性能得到很大的提高，且易制成形状复杂、细小、精确度好、表面光洁度高的制品。

同时，在电子封装和计算机芯片方面，设备的几何尺寸不断减小，能量输出却不断增加，使得导热绝缘材料的研究在这一领域变得越来越重要。通用塑料质轻、易加工成型、价格低廉且绝缘性能好，但是热导率较低。通过在塑料中添加高热导率高电阻的功能填料，如滑石粉、氮化铝、氮化硼、氧化镁和氧化铝等，可望显著提高聚合物的导热性能，同时又能保持聚合物的绝缘性能。

迄今为止，众多专利已经报导了导热塑料的制备及其性能，但添加一定比例晶须材料，并采用PA6树脂为基体、高导热填料，通过双螺杆挤出机制备晶须增强导热绝缘复合材料情况在国内却极少。因此，本发明所开发的晶须增强导热塑料意义重大，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种晶须增强导热塑料及其制备方法，该晶须增强导热塑料由聚己内酰胺、无机晶须、导热绝缘填料、偶联剂以及其他加工助剂制成，通过预混合、挤出、冷却、风干、切粒等工艺改变聚己内酰胺的结晶速率，提高其导热系数的同时实现对其力学性能的改进和提高，解决现有导热塑料导热性能低、力学性能较差的问题。

本发明的技术方案如下：一种晶须增强导热塑料，由以下组分重量份数的组分制成：PA6树脂 25~65份、导热绝缘填料15~65份、无机晶须5~20份、偶联剂 0.1~2份、抗氧剂 0.1~2份、加工助剂0.1~15份；所述无机晶须为钛酸钾、硼酸铝、氧化锌、硫酸镁、硫酸钙、碳酸钙、碳化硅中的一种或两种以上的混合物，偶联剂为有机络合物、硅烷类、钛酸酯类和铝酸酯类偶联剂中的一种，导热绝缘填料为滑石粉、氧化铝、氧化硅、氧化锌、氧化镁、氧化钙、氮化铝、氮化硼、碳化硅、导热石墨、碳纤维、碳纳米管中的一种或几种进行复配，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1098、抗氧剂1076、抗氧剂3114、抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂627A中的一种或几种；优选相对粘度为2.8（测试标准ASTM 1254403-D3-050）、半透明或不透明乳白色粒子状的PA6树脂。

优选的，所述导热绝缘填料为氮化铝、氮化硼及氧化铝按质量比1:1~2:2~5进行复配。

进一步优选的，所述导热绝缘填料为氮化铝、氮化硼及氧化铝按质量比1:1:3进行复配。所述导热绝缘填料还可以是氮化铝、氮化硼及氧化铝按质量比1:2:4进行复配。

优选的，所述无机晶须为长径比60~80的硫酸钙晶须。

优选的，所述偶联剂为3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

优选的，所述抗氧剂为：主抗氧剂为抗氧剂1098，辅助抗氧剂为抗氧剂168。

优选的，所述的加工助剂包括紫外线吸收剂、抗静电剂、抗滴落剂、润滑剂、脱模剂、阻燃剂中的一种或几种。

本发明所述的晶须增强导热塑料的制备方法包括以下具体步骤：

（1）利用偶联剂对导热绝缘填料及无机晶须进行表面处理，使导热绝缘填料表面均匀包覆一层偶联剂，将经表面处理的晶须及导热绝缘填料装入双螺杆挤出机的侧喂料系统；所述表面处理方法为：将液体偶联剂直接进行雾化或将粉体偶联剂以无水溶剂稀释并雾化后，将导热绝缘填料及无机晶须通入雾化室中，使导热绝缘填料及无机晶须在雾化室内停留1~2min，使导热绝缘填料微粒及无机晶须表面均匀覆盖着偶联剂；

（2）将PA6树脂原料在80~120℃下鼓风干燥3~6小时；