一种导热聚酰胺复合材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种导热聚酰胺复合材料及其制备方法和用途；导热聚酰胺复合材料含有以下组分和重量份：热塑性聚酰胺20-50％、导热填料30-50％、聚烯烃和/或烯烃共聚物17-40％、相容剂3-20％、加工助剂0.01-20％；制备方法包括：使用导热填料和聚烯烃和/或烯烃共聚物制备混合料，使用该混合料制备导热颗粒，使用该导热颗粒、热塑性聚酰胺和导热填料等制备导热聚酰胺复合材料；本发明专利技术的导热聚酰胺复合材料整体力学性能优良，工艺易于掌握，容易实现大批量生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子复合材料领域，涉及一种聚酰胺复合材料及其制备方法和用途。
技术介绍
塑料具有绝缘、质轻、容易成型加工等优点，但导热率较低。当将其用于电脑、显示器框体、电子电器元件等易发热装置时，较难将热量导出，装置里面积蓄的热量对电子器件运行的稳定性有不利的影响。为了解决这个问题，导热塑料进入了人们的视野。并且，随着科技的进步，针对导热高分子复合材料的基础和应用的研究，具有越来越重要的意义。导热塑料是在热塑型或热固型树脂基体中加入导热填料所形成的复合材料。目前常用的导热填料为具有导热性能的陶瓷粉和金属粉，例如：硼化物、氮化物、碳化物、硅化物和金属氧化物等，优选为氧化铝、碳化硅、氮化铝、石墨、碳纳米管和金属铜，锡，镍等。为了得到导热性能良好的导热高分子复合材料，需要在基体中形成良好完善的导热网络，故需要加入大量的导热填料。但是如果导热填料的填充量太大，会造成导热填料和高分子材料基体捏合困难，对复合物的可加工性以及由其获得的模塑品的机械性能具有不利影响并导致加工困难和成本升高；如果导热填料填充量太小，又无法得到具有预期导热性能的导热材料。这两者互相影响，限制了导热高分子复合材料的应用。要得到具有良好加工性能和导热性能的材料，目前的主要方法是降低导热粒子含量，即降低导热粒子在高分子基体中的逾渗值。一方面，纳米粒子(CNT和石墨烯等)可以在低填料含量下实现良好的导热网络导通，降低导热粒子在高分子基体中的逾渗值。但是，纳米粒子容易团聚，形成的导热网络结构不稳定，在长时间使用过程中，由于纳米粒子团聚，导热性恶化，影响使用寿命。另一方面，双逾渗导热网络的形成是另一种降低导热高分子复合材料逾渗值的方法。双逾渗导热网络的原理是：将导热粒子加入不相容的聚合物合金中，使导热粒子选择性分布在一种聚合物连续相中。在双逾渗导热网络中，实现优异导热性能的首要条件是：使完善的导热网络和填料富集相在复合材料中的聚合物基体中形成连续性。但是，双逾渗导热网络是基于不相容的聚合物合金为基体，很大程度上降低了材料的加工性能和机械性能。聚酰胺(PA)是分子链中含有酰胺基团重复结构单元的一类聚合物，主要由二元胺和二元酸缩聚或者己内酰胺开环聚合而成，为韧性角状半透明或者乳白色结晶性树脂，机械强度高，耐热、耐磨、耐油、耐弱酸、耐碱、电绝缘性好、自熄性、无毒、耐候性好，而且PA的流动性比较好，这对于高填充材料而言特别重要。目前CoolPolymer和帝斯曼(DSM)公司研究了PA46导热复合材料，但其价格昂贵。而其他公司也有关于PA6和PA66的导热产品的研究，但导热系数与力学性能并不高。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种既具有良好导热性又具有良好的加工性能和机械性能的导热聚酰胺复合材料。本专利技术的另一个目的在于提供一种所述导热聚酰胺复合材料的制备方法。本专利技术的第三个目的在于提供一种所述导热聚酰胺复合材料的用途。为达到所述目的，本专利技术的解决方案是：一种导热聚酰胺复合材料，其包括以下组分并且各自的质量百分比如下：其中，各组分的质量百分比之和为100％。以下，是对所述技术方案的进一步优选的技术方案的说明：所述热塑性聚酰胺优选为聚酰胺6、聚酰胺46、聚酰胺56、聚酰胺66、聚酰胺PA510、聚酰胺PA511、聚酰胺PA512、聚酰胺PA513、聚酰胺PA514和聚酰胺PA5T中的任意一种或几种的组合。所述热塑性聚酰胺的特性粘数优选为70-350ml/g，更优选为70-170ml/g。所述导热填料优选为氧化铝、氧化锌、氧化镁、氧化钙、氧化铁、氧化铜、碳化硅、氮化铝、硼化钽、二硼化钽、硼化钒、二硼化钒、二硼化锆、二硼化钛、硼化铌、二硼化铌、硼化二钼、五硼化二钼、二硼化铪、硼化二钨、硼化钨、硼化二铬、硼化铬、二硼化铬或三硼化五铬、氮化钽、氮化钒、氮化锆、氮化钛、氮化铌、氮化铪、碳化钽、碳化钒、碳化锆、碳化钛、碳化铌、碳化二钼、碳化铪、碳化钨、碳化二钨或二碳化三铬、二硅化钽、三硅化五钽、硅化三钒、二硅化钒、二硅化锆、二硅化钛、三硅化五钛、二硅化铌、二硅化钼、二硅化铪、二硅化钨、硅化三铬、二硅化铬、石墨、炭黑，碳纳米管、金属粉中的任意一种或几种的组合。所述导热填料的质量百分比优选为35-50％，更优选为40-50％。所述导热填料的BET比表面积优选20-300m2/g。所述导热填料的平均粒径优选为0.2-20μm，更优选为0.3-15μm。所述导热填料的热导率优选20W/m.K以上，更优选25W/m.K以上。所述导热填料优选表面涂布有表面处理剂，表面处理剂优选为偶联剂或成膜剂的有机溶剂溶液或悬浮液，所述偶联剂优选硅烷偶联剂。所述导热填料优选为氧化铝，更优选α-Al2O3、β-Al2O3和γ-Al2O3。所述聚烯烃和/或烯烃共聚物优选为聚乙烯。所述加工助剂优选包括润滑剂、热稳定剂、抗氧化剂、氧化抑制剂、热分解抑制剂、紫外线分解抑制剂、脱模剂、着色剂、成核剂、增塑剂和阻燃剂中的一种或几种的组合。所述加工助剂的质量百分比优选0.01-3％，更优选0.1-1.5％，进一步优选0.1-1％。一种如上所述的导热聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)、将一部分所述导热填料和所述聚烯烃和/或烯烃共聚物混合均匀，干燥；或，将干燥的一部分所述导热填料和所述聚烯烃和/或烯烃共聚物混合，得到混合料；(2)、将步骤(1)所得混合料熔融混合、冷却、制粒，得到导热聚烯烃母料；(3)、将步骤(2)所得导热聚烯烃母料交联和粉碎，得到导热颗粒；(4)、将步骤(3)所得导热颗粒、热塑性聚酰胺、另一部分导热填料、相容剂和加工助剂搅拌混合后挤出造粒，得到导热聚酰胺复合材料。在步骤(1)所得的混合料中，干燥后的一部分导热填料与聚烯烃和/或烯烃共聚物的质量比优选为(4-7):(3-6)。步骤(1)中的导热填料优选采用表面处理剂进行表面处理；步骤(1)中的干燥优选在100-120℃下干燥3-4h。步骤(1)中的混合优选在聚烯烃和/或烯烃共聚物的熔点以上，将经过表面处理的一部分导热填料和聚烯烃和/或烯烃共聚物在高速混合机中搅拌20min以上，优选为30min以上。步骤(2)中的熔融混合优选在高于聚烯烃和/或烯烃共聚物的熔点20-40℃的温度下，在双螺杆挤出机中以200-400rpm的转速进行混合。步骤(3)中的交联优选物理交联法或化学交联法；所述物理交联法优选：将导热聚烯烃母料进行电子束辐照和/或高能射线辐照，所述辐照剂量优选小于100Mrad，更优选1-5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导热聚酰胺复合材料，其特征在于：其包括以下组分并且各自的质量百分比如下：其中，各组分的质量百分比之和为100％。

【技术特征摘要】
1.一种导热聚酰胺复合材料，其特征在于：其包括以下组分并且各自的质量百分比如下：
其中，各组分的质量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的导热聚酰胺复合材料，其特征在于：所述热塑性聚酰胺为聚酰胺6、
聚酰胺46、聚酰胺56、聚酰胺66、聚酰胺PA510、聚酰胺PA511、聚酰胺PA512、聚酰胺
PA513、聚酰胺PA514和聚酰胺PA5T中的任意一种或几种的组合；或者，
所述热塑性聚酰胺的特性粘数优选70-350ml/g，更优选70-170ml/g；或者，
所述导热填料为氧化铝、氧化锌、氧化镁、氧化钙、氧化铁、氧化铜、碳化硅、氮化铝、
硼化钽、二硼化钽、硼化钒、二硼化钒、二硼化锆、二硼化钛、硼化铌、二硼化铌、硼化二
钼、五硼化二钼、二硼化铪、硼化二钨、硼化钨、硼化二铬、硼化铬、二硼化铬或三硼化五
铬、氮化钽、氮化钒、氮化锆、氮化钛、氮化铌、氮化铪、碳化钽、碳化钒、碳化锆、碳化
钛、碳化铌、碳化二钼、碳化铪、碳化钨、碳化二钨或二碳化三铬、二硅化钽、三硅化五钽、
硅化三钒、二硅化钒、二硅化锆、二硅化钛、三硅化五钛、二硅化铌、二硅化钼、二硅化铪、
二硅化钨、硅化三铬、二硅化铬、石墨、炭黑，碳纳米管、金属粉中的任意一种或几种的组
合；或者，
所述导热填料的质量百分比优选为35-50％，更优选为40-50％；或者，
所述导热填料的BET比表面积优选20-300m2/g；或者，
所述导热填料的平均粒径优选为0.2-20μm，更优选为0.3-15μm；或者，
所述导热填料的热导率优选20W/m.K以上，更优选25W/m.K以上；或者，
所述导热填料优选表面涂布有表面处理剂，所述表面处理剂优选为偶联剂或成膜剂的有
机溶剂溶液或悬浮液，所述偶联剂优选硅烷偶联剂；或者，
所述导热填料优选氧化铝，更优选α-Al2O3、β-Al2O3和γ-Al2O3；或者，
所述聚烯烃和/或烯烃共聚物优选为聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的导热聚酰胺复合材料，其特征在于：所述加工助剂包括润滑剂、
热稳定剂、抗氧化剂、氧化抑制剂、热分解抑制剂、紫外线分解抑制剂、脱模剂、着色剂、
成核剂、增塑剂和阻燃剂中的一种或多种；
所述加工助剂的质量百分比优选0.01-3％，更优选0.1-1.5％，进一步优选0.1-1％。
4.一种如权利要求1至3中任一所述的导热聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所
述的制备方法包括以下步骤：
(1)、将一部分所述导热填料和所述聚烯烃和/或烯烃共聚物混合均匀，干燥；或，将干

\t燥的一部分所述导热填料和所述聚烯烃和/或烯烃共聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡定军，秦兵兵，刘驰，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：上海凯赛生物技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31