高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料及其制备方法，所述高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料由以下原料制备而成：共聚酰胺6T树脂，脂肪族聚酰胺树脂，甲苯二异氰酸酯，2,2'‑(1,3‑亚苯基)‑二恶唑啉，偶联剂，氮化硼，氧化铝，碳化硅，N,N'‑双(2,2,6,6‑四甲基‑4‑哌啶基)‑1,3‑苯二甲酰胺和双(2,6‑二叔丁基‑4‑甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯。该高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料具有高导热系数、高拉伸强度、高流动性、低吸水率和绝缘性能好的特点，可应用于电子电气、LED、汽车等行业领域。

High thermal conductivity insulation copolymerized amide 6T composite material and preparation method thereof

The invention relates to a high thermal insulation copolyamide 6T composite material and preparation method thereof, wherein the high thermal insulating copolyamide 6T composite material prepared by the following raw materials: copolyamide 6T resin, aliphatic polyamide resin, toluene diisocyanate, 2,2'(1,3 phenylene) two oxazoline, coupling agent. Boron nitride, aluminum oxide, silicon carbide, N, N' (2,2,6,6 double four methyl 4 4-piperidyl) 1,3 benzene two formamide and double (2,6 di Ding Ji 4 methyl phenyl) pentaerythritol phosphate two. The high thermal insulation of copolyamide 6T composite materials with high thermal conductivity, high tensile strength, high fluidity, low water absorption and good insulation properties, can be applied to electronic and electrical, LED, automotive and other fields.

【技术实现步骤摘要】
高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料及其制备方法
本专利技术涉及材料领域，特别是涉及一种高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着电路板大规模集成化和微封装技术的迅猛发展，电子元器件体积不断缩小，组装密度越来越高，而功率在不断增大，随之发热量也增大。因此，散热成为电子工业中一个重要问题。具有优良导热性能的金属、陶瓷及碳材料，由于电绝缘性、加工成型性能较差，成本较高，难以适应现在技术发展的需要。高分子材料有质轻、绝缘、耐腐蚀、加工性能优良、设计自由度大的优点，但导热性能较差。以高分子材料为基体，填充导热粉体，通过高分子材料传统成型方法，可获得导热绝缘复合材料。同时，该导热绝缘复合材料还具有耐腐蚀性和较好的力学性能，可以用于工业废水处理和化工生产中的热交换器材料以及大功率的LED灯的散热灯杯等应用领域。耐高温聚酰胺通常是由脂肪族的二胺与芳香族的二酸，或者芳香族的二胺与脂肪族的二酸经缩聚制备而得。由于在分子主链上引入了苯环，耐高温聚酰胺不仅保持了脂肪族聚酰胺具有的力学性能好、耐酸碱和自润滑性等优点，还克服其吸水率高、尺寸稳定性不佳的缺点，其主要应用于电子电气、LED、汽车等行业。然而，耐高温聚酰胺的热导率较小，从而限制了其在一些领域中的应用，如连接器、电机、变压器、螺线管、缠绕线圈系统、LED照明散热等应用领域。针对上述的问题，目前现有技术中对提高聚酰胺的导热性能做了一些研究，例如中国专利CN102070899A公开了一种绝缘导热聚酰胺复合材料，由聚酰胺(PA)树脂、聚苯硫醚(PPS)树脂、导热填料、玻璃纤维、偶联剂、抗氧剂、加工助剂制备而成；中国专利CN105462241A公开了一种改善聚酰胺PA6材料导热性能的材料及其制备方法；中国专利CN105462252A公开了一种短纤增强导热绝缘尼龙46复合材料的技术方案以及制备方法；中国专利CN105504793A公开了一种无卤阻燃高导热绝缘材料及其制备方法，所述材料由尼龙6树脂、改性氧化铝、氧化锌、氢氧化镁、增韧剂、无卤阻燃剂、硬脂酸锌、抗氧剂和偶联剂制成。
技术实现思路
本专利技术是针对现有技术的不足，目的是提供一种具有高导热系数、高拉伸强度、高流动性、低吸水率和绝缘性能好的高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料，可应用于电子电气、LED、汽车等行业领域。为达到上述目的，本专利技术采用以下方案：一种高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料，该复合材料由以下重量份的原料制备而成：所述共聚酰胺6T树脂的特性黏度为0.7～1.0dL/g。所述脂肪族聚酰胺树脂为聚己二酰丁二胺树脂(PA46)、聚己二酰己二胺树脂(PA66)中的至少一种。所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷中的至少一种。在其中一些实施例中，所述高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料，由以下重量份的原料制备而成：在其中一些实施例中，所述高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料，进一步优选由以下重量份的原料制备而成：在其中一些实施例中，所述共聚酰胺6T树脂的特性黏度为0.75～0.95dL/g；所述脂肪族聚酰胺树脂为聚己二酰己二胺树脂(PA66)，其特性粘度为1.22～1.84dL/g。在其中一些实施例中，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；所述氮化硼的形状为片状，粒径为5～150μm；所述氧化铝的粒径为5～60μm；所述碳化硅的形状为晶须状，晶须直径为0.05～2.5μm，长径比≥20。在其中一些实施例中，所述共聚酰胺6T树脂由单体1和聚酯酰胺共聚而成，所述单体1为摩尔比为1：0.5～0.6：0.4～0.5的己二胺、对苯二甲酸、脂肪族二元酸，且所述对苯二甲酸和脂肪族二元酸两者用量和与所述己二胺的摩尔比为1，所述脂肪族二元酸为己二酸、癸二酸、十二烷二酸中的至少一种，所述聚酯酰胺加入量为所述单体1总重量的1～8％。在其中一些实施例中，所述共聚酰胺6T树脂由以下合成方法制得：(1)将真空干燥后的所述单体1加入到搅拌式聚合反应器中，同时加入所述聚酯酰胺，以及分子量调节剂、抗氧剂、水；然后抽真空4～6min，通氮气4～6min，如此循环5～7次，使反应物存在于氮气保护下的环境中，控制所述搅拌式聚合反应器内系统压力为0.2～0.3MPa；(2)在2～4小时内将所述搅拌式聚合反应器密闭匀速加热至272～280℃，调节所述搅拌式聚合反应器的搅拌速度为30～50r/min，其中，当所述搅拌式聚合反应器温度达到215℃时，放气至2.0MPa，并维持压力在2.0MPa，反应1～2小时后，放气至常压，同时升温至310～320℃下继续反应1～2小时后，恒温持续抽真空0.3～1小时后，得到所述共聚酰胺6T树脂；所述分子量调节剂是加入量为所述单体1总重量的0.1～3％的苯甲酸；所述抗氧剂是加入量为所述单体1总重量的0.1～0.3％的N,N'-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二酰胺；水适量。本专利技术的另一目的是提供高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料的制备方法。上述高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料的制备方法，具体的技术方案，包括以下步骤：(1)将所述共聚酰胺6T树脂和脂肪族聚酰胺树脂置于80～100℃的条件下干燥4～12小时后，冷却，将冷却后的共聚酰胺6T树脂、脂肪族聚酰胺树脂，以及所述甲苯二异氰酸酯、2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯加入到高速搅拌机中进行混合；(2)将所述偶联剂、氮化硼、氧化铝和碳化硅加入到另一台高速搅拌机中进行混合；(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向(例如第四区)加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出，造粒，工艺参数如下：一区温度为260～290℃，二区温度为290～305℃，三区温度为295～310℃，四区温度为300～310℃，五区温度为300～310℃，六区温度为300～310℃，七区温度为300～310℃，八区温度为300～310℃，模头温度为295～305℃，螺杆转速为200～600rpm。在其中一些实施例中，所述步骤(1)中将所述共聚酰胺6T树脂和脂肪族聚酰胺树脂置于90℃的条件下干燥4～6小时；所述步骤(3)中的工艺参数为：一区温度为260～285℃，二区温度为290～300℃，三区温度为295～305℃，四区温度为300～305℃，五区温度为300～305℃，六区温度为300～305℃，七区温度为300～305℃，八区温度为300～305℃，模头温度为295～300℃，螺杆转速为200～400rpm。在其中一些实施例中，所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹；螺杆长度L和直径D之比L/D为35～50；所述螺杆上设有1个以上(含1个)的啮合块区和1个以上(含1个)的反螺纹区。在其中一些实施例中，所述螺杆长度L和直径D之比L/D为35～45；所述螺杆上设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：

【技术特征摘要】
1.一种高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：所述共聚酰胺6T树脂的特性黏度为0.7～1.0dL/g；所述脂肪族聚酰胺树脂为聚己二酰丁二胺树脂、聚己二酰己二胺树脂中的至少一种；所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷中的至少一种。2.根据权利要求1所述的高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：3.根据权利要求1或2所述的高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料，其特征在于，所述共聚酰胺6T树脂的特性黏度为0.75～0.95dL/g；所述脂肪族聚酰胺树脂为聚己二酰己二胺树脂，其特性粘度为1.22～1.84dL/g。4.根据权利要求1或2所述的高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料，其特征在于，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；所述氮化硼的形状为片状，粒径为5～150μm；所述氧化铝的粒径为5～60μm；所述碳化硅的形状为晶须状，晶须直径为0.05～2.5μm，长径比≥20。5.根据权利要求1或2所述的高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料，其特征在于，所述共聚酰胺6T树脂由单体1和聚酯酰胺共聚而成，所述单体1为摩尔比为1：0.5～0.6：0.4～0.5的己二胺、对苯二甲酸、脂肪族二元酸，且所述对苯二甲酸和脂肪族二元酸两者用量和与所述己二胺的摩尔比为1，所述脂肪族二元酸为己二酸、癸二酸、十二烷二酸中的至少一种，所述聚酯酰胺加入量为所述单体1总重量的1～8％。6.根据权利要求5所述的高导热绝缘共聚酰胺6T复合材料，其特征在于，所述共聚酰胺6T树脂由以下合成方法制得：(1)将真空干燥后的所述单体1加入到搅拌式聚合反应器中，同时加入所述聚酯酰胺，以及分子量调节剂、抗氧剂、水；然后抽真空4～6min，通氮气4～6min，如此循环5～7次，使反应物存在于氮气保护下的环境中，控制所述搅拌式聚合反应器内系统压力为0.2～0.3MPa；(2)在2～4小时内将所述搅拌式聚合反应器密闭匀速加热至272～280℃，调节所述搅拌式聚合反应器的搅拌速度为30～50r/min，其中，当所述搅拌式聚合反应器温度达到215℃时，放气至2.0MPa，并维持压力在2.0MPa，反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱怀才，王忠强，师文博，
申请(专利权)人：广东中塑新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44