[发明专利]一种高导热尼龙复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及改性塑料技术领域，公开了一种高导热尼龙复合材料及其制备方法。该高导热尼龙复合材料，包括如下重量份数的各原料组分：PA6 50～70、PA66 5～8、石墨类导热填料1～30、纤维类导热填料1～10、增韧剂3～10、增容剂5～8、偶联剂0.3～1、主抗氧剂0.1～0.5、辅抗氧剂0.1～0.5、润滑剂0.1～1；其中，所述石墨类导热填料和/或纤维类导热填料经所述偶联剂预处理、然后与至少部分所述PA6造粒制得母粒后，再与其余原料组分共混。本发明并不是简单地将导热填料和尼龙基材以及各类加工助剂进行熔融挤出造粒，也不仅仅通过添加导热填料来提高尼龙复合材料的导热性能，还通过石墨类导热填料与纤维类导热填料的复配及其预处理与粒径选择等多方面协同作用，制得导热性能与冲击性能兼具的复合材料。

技术领域

本发明涉及改性塑料技术领域，尤其涉及一种高导热尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

尼龙具有优良的耐磨性和自润滑性，机械强度较高，在电子电器、汽车、机械和通信等领域都有广泛的应用。很多电子设备的使用寿命和失效问题都和散热直接相关，而随着电子设备尺寸进一步减小、集成度提高，其对散热也提出了更高的要求。但尼龙材料自身是一种低导热材料，其导热系数只有0.2～0.3W/(m·K)，这一定程度上限制了尼龙的应用，要满足一些电子产品更高端的需求，就需要优化尼龙材料在导热方面的性能。

现有技术中，加入导热性能优异的碳材料、氮化物或金属氧化物等导热填料，通过导热填料之间的相互作用，在体系中形成类似链状或网状的分布形态—导热网链，是提升塑胶材料导热性能比较行之有效的方式。现有技术还研究了导热填料粒径对复合材料导热性能的影响，并认为采用粒径较大的填料要比粒径较小的填料效果要好，这主要是因为:(1)填料粒径越大，其表面能也就越小，相对较低的表面能容易使填料分散均匀且不易发生团聚；(2)粒径越大，填料的比表面越小，这能够有效降低填料与填料以及填料与基体之间的界面散射，有助于复合材料热导率的提高。

为了提高导热性能，现有技术在复合材料配方中加入了较多粒径较大的导热填料，尽管如此，制备得到的复合材料的导热性能提升幅度有限，很难满足高端产品需求，还牺牲了复合材料的耐冲击性能。

由此，有必要对尼龙复合材料的配方和制备工艺进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明为克服上述现有技术所述的至少一种不足，提供一种高导热尼龙复合材料及其制备方法，解决尼龙材料中导热填料用量大，但导热性能改善不足、耐冲击性能差的问题。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案。

第一方面，一种高导热尼龙复合材料，包括如下重量份数的各原料组分：

其中，所述石墨类导热填料和/或纤维类导热填料经所述偶联剂预处理、然后与至少部分所述PA6造粒制得母粒后，再与其余原料组分共混。

本发明的高导热尼龙复合材料添加有石墨类导热填料与纤维类导热填料，形成由尼龙基材和导热填料组合成的多相体系。但本发明并不是简单地将导热填料和尼龙基材以及各类加工助剂进行熔融挤出造粒，因为导热填料是无机填料，与尼龙基材的相容性不好，而晶格振动传递能量时不可避免地要经过尼龙基材与导热填料之间的界面，尼龙基材与导热填料之间的界面结合力和相互作用较差导致界面处的声子散热较强，界面热阻阻碍了导热系数的提高，进而导致体系导热系数很难大幅度提高；而且相容性差也导致导热填料在尼龙基材中难以均匀分散，尤其添加量高了易发生团聚，进而难以形成高效的导热网链。因此只单纯通过共混和熔融造粒所制备的尼龙复合材料的导热性能提升幅度有限，很难满足高端产品需求。本发明也不仅仅通过添加导热填料来提高尼龙复合材料的导热性能，还通过石墨类导热填料与纤维类导热填料的复配及其预处理与粒径的非常规选择等多方面协同作用，不仅提高了尼龙复合材料的导热性能，而且减少了导热填料的用量，兼具优异的耐冲击性能，适应高端电子产品的应用需求。