高导热聚酰胺复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高导热聚酰胺复合材料及其制备方法。聚酰胺树脂、分散剂和导热材料，所述导热材料在所述聚酰胺树脂中形成导热网络；其中，所述导热材料包括质量比为(50-60)：(5-10)：(5-10)：(5-10)：(1-5)的纳米氮化铝、微米级氮化铝、微米级氮化硼、微米级氮化硅和碳基材料，所述分散剂占所述导热材料和所述分散剂总质量的30-40％，所述聚酰胺树脂占所述导热材料、所述分散剂和所述聚酰胺树脂总质量的30-70％。该高导热聚酰胺复合材料制备方法包括将分散剂与导热材料熔融共混制备导热母粒、将导热母粒与聚酰胺树脂熔融挤出等步骤。上述高导热聚酰胺复合材料导热系数高，机械性能优异的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料
，特别涉及一种高导热聚酰胺复合材料及其制备 方法。
技术介绍
导热材料广泛应用于国防工业和国民经济的各个领域。传统导热材料多为属如 Au、Ag、Cu、AI、Mg 等，金属氧化物如 A1203、MgO、BeO、ZnO、NiO 等，金属氮化物如 AIN、Si3N4、 BN等以及其它非金属材料如石墨、炭黑等。工业生产和科学技术的迅速发展对导热材料提 出了更新、更高的要求，除导热性外，希望材料具有优良的综合性能如轻质、易加工成型、力 学性能好、耐化学腐蚀等。传统导热材料如金属和金属氧化物、氮化物陶瓷及其它非金属材 料因为自身的性能局限已无法满足不同场合的导热使用要求，迫切需要研究和开发新型导 热材料以使用工业发展要求。 高分子材料具有轻质、耐化学腐蚀、易加工成型、电绝缘性能优异、力学及抗疲劳 性能优良等特点。然而，绝大数高分子材料热导率极低，是热绝缘体，倘若赋予高分子材料 以一定导热性，则会拓宽高分子材料的应用领域，尤其在导热领域的应用。因此科技工作者 一直致力于1?导热1?分子材料的研究和开发。现有的研究结果表明，提1? 1?分子材料的导 热性能的主要途径有合成高导热系数的聚合物和通过高导热无机物对聚合物进行填充。前 者如具有良好导热性能的聚吡啶、聚苯胺等，主要通过电子导热机理来提高传热性能，但是 导热系数通常低，一般低于lW/mK，并且其价格昂贵。因此，制备高分子聚合物/无机物导热 复合材料的研究和应用更为广泛。 常用的导热填料大体包括：1)金属氮化物；2)金属粉；3)金属氧化物；4)无机非 金属等。另外，为了形成连续的导热网络链，具有一定长径比的材料，如碳纤维、晶须硅等也 是常被用作填充组合。高分子聚合物/无机物导热复合材料的导热性能不仅仅与聚合物基 体和导热填料种类、特性、形状、粒径、尺寸分布有关，而且还与填料和基体的界面结合特性 有密切关系。科技工作者从这些影响因素角度，广泛进行了高导热高分子复合材料的研究 和开发。 如目前公开专利技术的一种导热聚酰胺复合材料及其制备方法，其原料包括下述重量 百分比的组分：聚酰胺18. 2% -58. 6%、润滑剂0. 1% -1. 0%、抗氧化剂0. 1% -0. 5%、表面 改性剂1. 0% -1. 5%和导热增强改性剂40% -81% ;导热增强改性剂为碳纤维、碳粉、碳化 硅、氧化铝、氮化硼和氮化铝中的一种、两种或三种。这种制备导热聚酰胺复合材料的方法 尽管能够得到满足要求的导热系数，但是导热填料添加量相对比较高，而且复合材料的机 械性能很难保证，因为氮化物导热填料极易在使用过程中水解，从而会造成复合材料在制 备过程中产生气泡，致使复合材料的力学性能下降，而且复合材料的导热性能随之降低。更 重要的是，这种加工方式很难使导热填料在聚酰胺树脂中形成完整的导热网络。 如公开专利技术另一种高导热塑料，由下列重量份组份制备而成：基体树脂100份、有 机纤维1-60份、大粒径导热填料5-50份、小粒径导热填料10-100份、抗氧剂0-2份。上述 高导热塑料的制备方法是采用二步造粒法制备。该采用两步造粒制备方法虽最大程度地利 用多次加工过程保证导热填料在基体中形成完整的导热网络，但是多次加工不但增加了制 造成本，而且会因受热历史增加导致复合材料的力学性能下降。 如公开另一种高导热尼龙66复合材料，由重量百分百如下的物质组成：尼龙 6670-42%、导热填料27-55%、偶联剂0? 5-1. 5%、抗氧剂0? 5-1. 5%。该公开的方法尽管效 果明显，但是制备过程中需要大量的溶剂溶解尼龙66,不但影响了环境，而且增加了制备成 本，最重要的是这种方法不适合规模化生产。 如公开专利技术另一种以钢纤维为导热填料的尼龙66的导热塑料，但是钢纤维导热 填料会给加工设备带来极大的损伤，因此不能大规模和长时间加工生产。另外，单一的导热 填料很难在基体树脂中得到理想的导热网络。 随着科技的进步和社会的发展，尤其是最近LED光源的大力推广和LED照明应用 的迅猛发展，导热高分子材料又提到了前所未有的发展高度，导热高分子材料的市场需求 量逐年增加。但是由上述现有技术可知，目前大部分导热高分子材料主要以简单的机械共 混填充方式为主，导致高分子材料稳定而理想的导热网络很难形成，加上使用的高效导热 填料，如金属氮化物等极易水解，从而造成导热性能下降、加工性能不良。最终得到的高分 子复合材料导热系数不高、不稳定，机械性能下降，同时价格偏高，这些困扰着高导热高分 子材料的应用领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种高导热聚酰胺复合材料及 其制备方法，以解决现有导热复合材料导热系数不高、不稳定，机械性能下降以及成本偏高 等技术问题。 为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下： 一种高导热聚酰胺复合材料，其包括如下组分： 聚酰胺树脂、分散剂和导热材料，所述导热材料在所述聚酰胺树脂中形成导热网 络；其中， 所述导热材料包括质量比为（50-60) :(5-10) :(5-10) :(5-10) :(1-5)的纳米氮 化铝、微米级氮化铝、微米级氮化硼、微米级氮化硅和碳基材料， 所述分散剂占所述导热材料和所述分散剂总质量的30-40%， 所述聚酰胺树脂占所述导热材料、所述分散剂和所述聚酰胺树脂总质量的 30-70%。 以及，一种高导热聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤： 将导热材料与分散剂进行熔融共混处理形成导热母料；其中，所述分散剂占所述 导热材料和所述分散剂总质量的30-40% ;所述导热材料包括质量比为（50-60) :(5-10): (5-10) :(5-10) :(1-5)的纳米氮化铝、微米级氮化铝、微米级氮化硼、微米级氮化硅和碳基 材料混合物； 将所述导热母料与聚酰胺树脂进行熔融挤出处理，得到所述高导热聚酰胺复合 材料；其中，所述聚酰胺树脂占所述导热材料、所述分散剂和所述聚酰胺树脂总质量的 30-70%。 与现有技术相比，上述高导热聚酰胺复合材料采用特定比例和种类的不同粒径大 小和形态的导热材料进行复配，另外，采用特定的聚酰胺树脂为基体，实现基体与导热材料 共同作用，使得导热材料在聚酰胺高分子材料中形成稳定的特定的导热网络，有效防止易 导热材料发生水解，赋予本专利技术高导热聚酰胺复合材料高的导热系数和优异的机械性能。 上述高导热聚酰胺复合材料制备方法先将导热材料与分散剂形成母粒，然后与聚 酰胺树脂基体进行熔融挤出，使得导热材料能够在基体组分中均匀分散并形成导热网络结 构，而且基体组分能够对导热组分进行有效包覆，防止易水解的导热填料发生水解。与此同 时，通过该方法还能使得基体组分与导热材料发生作用，有效减少对导热材料的用量，且不 会损害聚酰胺的机械能，还能使得热熔挤出的高导热聚酰胺复合材料具有优异机械性能。 【具体实施方式】 为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本专利技术，并不用于限定本专利技术。 本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高导热聚酰胺复合材料，其包括如下组分：聚酰胺树脂、分散剂和导热材料，所述导热材料在所述聚酰胺树脂中形成导热网络；其中，所述导热材料包括质量比为(50‑60)：(5‑10)：(5‑10)：(5‑10)：(1‑5)的纳米氮化铝、微米级氮化铝、微米级氮化硼、微米级氮化硅和碳基材料，所述分散剂占所述导热材料和所述分散剂总质量的30‑40％，所述聚酰胺树脂占所述导热材料、所述分散剂和所述聚酰胺树脂总质量的30‑70％。

【技术特征摘要】
1. 一种高导热聚酰胺复合材料，其包括如下组分： 聚酰胺树脂、分散剂和导热材料，所述导热材料在所述聚酰胺树脂中形成导热网络；其 中， 所述导热材料包括质量比为（50-60) :(5-10) :(5-10) :(5-10) :(1-5)的纳米氮化铝、 微米级氮化铝、微米级氮化硼、微米级氮化硅和碳基材料， 所述分散剂占所述导热材料和所述分散剂总质量的30-40%， 所述聚酰胺树脂占所述导热材料、所述分散剂和所述聚酰胺树脂总质量的30-70%。2. 根据权利要求1所述的高导热聚酰胺复合材料，其特征在于： 所述纳米氮化铝的粒径为10-100纳米；和/或 所述微米级氮化铝的粒径为〇. 1-100微米；和/或 所述微米级氮化硼的粒径为〇. 1-100微米；和/或 所述微米级氮化硅的粒径为〇. 1-100微米；和/或 所述碳基材料的粒径控制为10-100000纳米。3. 根据权利要求1所述的高导热聚酰胺复合材料，其特征在于：所述导热材料经过了 硅烷偶联剂表面活化处理。4. 根据权利要求3所述的高导热聚酰胺复合材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂选用 乙烯基三乙氧基硅烷KBE-1003、乙烯基三甲氧基硅烷乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲乙 氧基硅烷KBC-1003、改性硅烷DZHY-100中的一种或两种以上的混合物。5. 根据权利要求1-4任一所述的高导热聚酰胺复合材料，其特征在于：所述碳基材料 选用单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、短碳纤维中的一种或者它们的混合物。6. 根据权利要求1-4任一所述的高导热聚酰胺复合材料，其特征在于：所述聚酰胺树 脂选用聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺46、聚酰胺12、聚酰胺612、聚酰胺1212、芳香族聚酰胺 中的一种或两种以上的混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：段景宽，吴宪，何征，张尊昌，
申请(专利权)人：惠州市沃特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44