[发明专利]一种高导热尼龙-石墨-低熔点金属复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热尼龙‑石墨‑低熔点金属复合材料及其制备方法，按重量百分比计，该复合材料的原料组分组成为：尼龙树脂20‑50％，石墨30‑60％，低熔点金属5‑20％，抗氧剂0.1‑1％，润滑剂0.1‑1％。本发明使用的低熔点金属具有较低的熔点和较高的导热系数，熔融状态下粘度低，低熔点金属的加入可以促进填料在基体的分散，提高导热性能，降低加工粘度。本发明使用的低熔点金属具有较低的熔点和较高的导热系数，熔融状态下粘度低，低熔点金属的加入可以促进填料在基体的分散，提高导热性能，降低加工粘度。本发明的复合材料具有导热系数高、密度低、力学及加工性能好、填料分散均匀等优点。

技术领域

本发明涉及一种导热材料，特别是涉及一种高导热尼龙-石墨-低熔点金属复合材料及其制备方法。

背景技术

随着工业化的不断发展，高分子材料在国民生产生活中的应用也越来越广泛，高分子材料的研发与应用也在不断的取得新的突破。在导热领域中，传统的导热材料如金属类的金、银、铜、铝、铁以及其他类别的导热材料虽然具有较好的导热性能，但是这些材料的成型加工比较困难，容易被腐蚀，价格较昂贵，密度大。传统导热材料的缺点恰恰给高分子材料在导热领域的应用中提供了机遇。高分子材料如尼龙树脂的成型加工相对比较容易，耐腐蚀，价格低廉，质轻，但是尼龙6或尼龙66的导热系数均低于0.3W-m·K，这限制了其在导热领域中的应用。

传统的增加尼龙导热系数的方法是向基体中添加固体状的导热填料。比如石墨、氧化铝、氮化硼、碳化硅或金属铝等。当填料添加量过大时，体系粘度将会急剧增大，影响加工性能，并且体系中大量存在的固体颗粒将会对加工设备造成较大磨耗。

中国发明专利申请2009100525155公开了一种应用于管材的导热高分子材料及其制备方法，该材料通过先制备可交联前体，再将可交联前体进行交联得到，所述的可交联前体包括以下组分和重量份含量：聚乙烯5-40，改性导热填料60-90，抗冲改性剂0-5，抗氧剂0.1-0.5，润滑剂0.1-1。改性导热填料包括石墨；抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；润滑剂为硬脂酸钙；制备方法为通过双螺杆挤出机加工。该发明主要涉及导热聚乙烯管材，导热高分子材料的改性导热填料用量高达60-90组分，不仅导热填料用量大，且可交联前体进行交联将会影响材料的加工性能，专利说明中也无具体的导热数据。

中国发明专利2012104373774公开了导热尼龙材料制作工艺，是由以下成分按重量比组成，尼龙：5-70％，导热纤维：3-45％；导热粉：20-70％；润滑剂：2-5％；偶联剂：0.2-1.0％；其他助剂：0.3-5.5％，该导热尼龙材料能够替代金属原材料生产零配件或外壳，他同时即具有尼龙较高的物理机械性能，同时又具有金属材质的导热、散热功能和热稳定性能，但该材料采用大量导热纤维及导热粉，容易造成材料的流动性差，加工困难，申请文件中未提到具体的导热系数，导热性能有待证实。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好导热性能和加工性能，力学性能优异的高导热尼龙-石墨-低熔点金属复合材料及其制备方法。

发明人研究发现：低熔点金属的熔点低的特点，在与聚合物共同加工的过程中呈粘度非常低的液态，并且具有较高的导热系数，在加工过程中有可能与聚合物熔体形成双连续的结构。虽然低熔点金属液态时表面张力大、粘度低，单独与聚合物熔融共混将会出现大量明显析出现象，但是在一定量石墨颗粒的存在下，可以抑制低熔点金属的析出，使其较好的分散于基体中。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种高导热尼龙-石墨-低熔点金属复合材料，按重量百分比计，其原料组分组成为：

所述石墨为致密结晶状石墨、鳞片石墨或隐晶质石墨；

所述低熔点金属为熔点低于250℃的纯金属或金属合金粉体。