[发明专利]一种石墨烯/金属粉复合改性的超高导热尼龙及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨烯/金属粉复合改性的超高导热尼龙及其制备方法。

背景技术

近年来，随着大功率电子、电气产品的快速发展，必然会出现越来越多的由于产品发热，导致产品功效降低，使用寿命缩短等问题。有资料表明，电子元器件温度每升高2℃，其可靠性下降10%；50℃时的寿命只有25℃时的1/6。传统导热材料多为金属和金属氧化物，以及其他非金属材料，如石墨、炭黑、AlN等。随着科学技术和生产的发展，许多产品对导热材料提出了更高要求，希望其具有更加优良的综合性能，质轻、耐化学腐蚀性强、电绝缘性优异、耐冲击、加工成型简便等。导热绝缘聚合物复合材料因其优异的综合性能越来越多得到广泛应用。导热填料主要分为两种：一种是导热绝缘填料，如金属氧化物填料、金属氮化物填料等。另一种是导热非绝缘填料，如炭基填料和各种金属填料等。前者主要用于电子元器件封装材料等对电绝缘性能有较高要求的场合，后者则主要用于化工设备的换热器等对电绝缘性能要求较低的场合。填料的类型、粒径大小及分布、填充量和填料与基体间的界面性能对复合材料的热导率都有影响。

聚合物基导热复合材料的国内外研究现状：聚合物基导热复合材料是通过添加导热填料来提高高分子材料的导热性能。一般是以高分子聚合物(如聚烯烃、聚四氟乙烯等)为基体，较好导热性能的金属氧化物如A1₂O₃、MgO，以及高热导率的金属材料如Cu、Al等为导热填料，进行二相或多相体系的复合。目前欧洲和日本及美国都有公司报道有成熟产品在推广使用。荷兰皇家帝斯曼集团工程塑料推出了21世纪以来的第一种新型聚合物：DSMStanylTC系列导热塑料可用于LED，成为向LED照明应用的塑料散热管理解决方案的全球领先供应商。

石墨烯目前是世上最薄(0.335nm)却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，吸收率仅为2.3%，石墨烯的电子导电性良好，常温下其电子迁移率高于15000cm²/V·s，而电阻率仅为10-6Ω·cm，为目前世上电阻率最小的材料。在塑料中加入石墨烯可以极大的提高热传导性及导电性，同时提高塑料的表面硬度及刚性。

发明内容

本发明目的就是针对现有金属材料作为导热制件的缺陷，加工成型工艺复杂繁琐、成本较为昂贵。提供了一种导热性好、可注塑成型的超高导热塑料，可以满足高功率电子电器散热要求，具有很高的实际应用价值。

本发明的目的在于提供一种石墨烯/金属粉复合改性的超高导热尼龙。

本发明的另一目的在于提供一种石墨烯/金属粉复合改性的超高导热尼龙的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种石墨烯/金属粉复合改性的超高导热尼龙，其由以下质量份数的成分制成：35-45份高流动PA6，15-30份陶瓷粉体，30-40份金属粉末；0.5-2份石墨烯，1-3份硬脂酸钙，0.2-1份铝酸酯，1-5份增韧剂，0.5-1份抗氧剂。

进一步的，上述高流动PA6的拉伸强度为70-80Mpa，熔融指数不小于70g/10min。

进一步的，上述陶瓷粉体为氮化硼。

进一步的，上述氮化硼为表面经硅烷偶联剂处理过的粒径为10-50μm的氮化硼。

进一步的，上述金属粉末为铝粉。

进一步的，上述铝粉的粒径为10-20μm。

进一步的，上述石墨烯为粒径8-12μm的1-5层片状石墨烯，且导热系数≥3500W/m·K。

进一步的，上述增韧剂为乙烯-辛烯接枝共聚物。

一种石墨烯/金属粉复合改性的超高导热尼龙的制备方法，包括以下步骤：

1）按上述所述的配方称取各种原料，

2）将高流动PA6树脂于70℃-80℃的温度下干燥1-2小吋，然后与其他所有原料混合均匀；

3）将混好的原料置于挤出机的下料斗中，经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，即可获得超高导热尼龙。

进一步的，上述双螺杆挤出机熔融挤出造粒的工艺参数为：一区温度190-195℃，二区温度225-230℃，三区温度230-235℃，四区温度225-230℃，五区温度220-225℃，六区温度205-210℃，七区温度210-215℃，八区温度210-215℃，九区温度220-225℃，模头温度220-225℃；主机的转速为250-270r/min，喂料的转速为65-75r/min。

本发明的有益效果是：