一种聚丙烯‑聚酰胺导热复合材料制造技术

本发明专利技术属于材料领域，具体涉及一种聚丙烯‑聚酰胺导热复合材料，按照重量份数计，有以下原料制备而成：聚丙烯30～70份、聚酰胺30～70份、导热填料50～100份、改性玻璃纤维20～40份、相容剂20～30份、阻燃剂10～15份、光稳定剂0.5～1.0份、偶联剂0.2～0.3份、抗氧剂0.2～0.3份；所述的改性玻璃纤维为玻璃纤维经过多巴胺表面改性后复合氮化铝。本发明专利技术利用多巴胺对玻璃纤维表面进改性，从而附着氮化铝微粒，以此提高玻璃纤维的导热性，并将改性的玻璃纤维加入到聚丙烯‑聚酰胺的复合材料中，在增强复合材料制品机械性能的同时，并保证导热性的要求。

A polypropylene polyamide conductive composite materials

The invention belongs to the field of materials, in particular relates to a polypropylene polyamide conductive composite materials, according to the weight, the prepared polypropylene 30~70, polyamide 30~70 thermal conductive filler, 50~100 copies, 20~40 copies of the modified glass fiber, flame retardant agent compatibility 20~30 copies, 10~15 copies, 0.5 light stabilizer - 1, 0.2 - 0.3, coupling agent, antioxidant 0.2 - 0.3; modified glass fiber and the glass fiber after dopamine after surface modification of aluminum nitride composite. The invention uses dopamine on glass fiber surface modification, and attachment of aluminum nitride particles, in order to improve the thermal conductivity of glass fiber, and the modified glass fiber into the composite polypropylene polyamide, the composites mechanical properties of products at the same time, and ensure the thermal conductivity requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯-聚酰胺导热复合材料
本专利技术属于材料领域，具体涉及一种聚丙烯-聚酰胺导热复合材料。
技术介绍
聚丙烯(PP)是一种广泛应用的热塑性塑料，其原料来源丰富，价格低廉，具有较好的综合性能，在塑料中占有重要地位。相对于聚酰胺，聚丙烯几乎不吸水，不受使用环境潮湿度的影响，但是聚丙烯存在成型收缩率大、缺口冲击韧性差等缺点。聚酰胺(PA)俗称尼龙，是一种广泛应用于汽车、电子、机械、仪器仪表等领域的热塑性工程塑料。PA具有优良的耐磨性、耐油性和较广的使用温度范围，其缺点是吸水率大、尺寸稳定性差、低温和干态冲击强度低，这些缺点在很大程度上限制了它的应用。用聚丙烯对聚酰胺进行共混改性，可改善聚酰胺的缺点，拓宽聚酰胺的应用领域。通过共混制得的PA/PP复合材料，既综合了尼龙的耐热性和耐油性，又综合了PP的特性，该材料具有优良的冲击强度、优良的流动性和表面光泽度，可广泛应用于汽车内外部件、电子电器、油田设备以及体育用品等领域。由于聚合物材料相比于金属材料在耐化学腐蚀、成型加工、绝缘性好以及质轻等方面的优势，可以替代金属材料在换热工程、采暖工程、电子信息工程、LED灯等方面的实际应用，因而开发具有良好导热性能的新型高分子材料，成为目前导热材料的重要发展方向。实现聚合物导热的途径有两种：一是合成具有高热导率的本征导热型聚合物。如聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等导电聚合物就具有良好导热性能，通过对材料进行掺杂，可以通过电子导热机制实现导热；又如具有完整结晶性的高度结晶聚合物，可以通过声子实现导热。二是用高导热无机物填充聚合物制备无机物/聚合物导热复合材料，如石墨、氮化铝填充高密度聚乙烯制备导热复合塑料。一般而言，本征型导热高分子制备工艺繁琐、难度大、成本高，目前应用较少；而填充型成型加工相对容易，成本低，热导率高，可进行工业化生产，是目前制备导热高分子的主要方法。然而目前大多数导热效果较好的塑料都是添加了较高比重的无机填充物，容易导致材料的力学性能下降严重，因此需要添加一些増韧助剂，玻璃纤维则作为増韧助剂的典型代表。玻璃纤维(GF)是一种一维结构的无机填料，主要成分为氧化铝、氧化钙、氧化硅等氧化物，以氧化硅等无机物或废旧玻璃球为原料，在超过1000℃的高温状态下经熔融、拉丝、上油、集束、烘干等工艺制备而成。玻璃纤维除具有优良的力学性能外，还具有耐高温、电绝缘、耐腐蚀、吸湿低、抗氧化、伸长小等一系列优于其他人造高分子纤维的性能，当其加入到聚合物基体时，其作为骨架能够有效的承担应力和载荷，从而可以显著提高聚合物基体的力学性能和耐热性能。但是，玻璃纤维的导热系数过低，只有0.035(W/m-K)，如果玻纤的掺入量过高，会严重影响材料的导热性，玻纤掺入量过低，则又无法满足合适的物理性能。因此，对玻璃纤维本身进行改性，使其具有一定的导热性，同时满足玻璃纤维复合的导热材料所需要的物理性能和导热性的要求。在自然界中，海洋贻贝粘合蛋白含有大量的一种特殊的氨基酸被称为3,4-二羟基苯丙氨酸，即多巴胺(DOPA)，由于能够使贻贝粘附各种表面的神奇能力而引起了极大的关注。多巴胺在有氧碱性水相环境下能够在材料表面自发氧化聚合形成聚多巴胺涂层。多巴胺发生氧化自聚合的方式，首先是多巴胺中所含的儿茶酚氧化为苯醌，然后继续与胺及其他儿茶酚醌类反应生成聚多巴胺涂层。聚多巴胺涂层的儿茶酚和醌为功能基团，对多种材料都具有共价连接的能力，且反应条件简单，不需要提前对载体进行任何表面预处理。针对多巴胺对材料表面的改性研究，现如今已有大量资料记载，如通过沉积多巴胺在聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等材料的微孔膜表面，疏水聚合物膜的表面亲水性能够得到明显的改善，并且通过选择合适的反应条件，使膜水通量得到提高。再比如改性PE、PTEF等材料通过采用聚多巴胺的氧化自聚合反应，改性后材料表面和成骨细胞之间的相容性明显变好。氮化铝因其具有高导热率对于单晶，其理论值为320W/(m·K)，其实际值仍可达100～280W/(m·K)，相当于氧化铝的5～10倍、还具有高强度、高体积电阻率、高绝缘耐压、低介电损耗，热膨胀系数与硅匹配等优良特性，已成为目前最有希望的新一代高导热陶瓷电子基板和封装材料。
技术实现思路
针对以上现有技术的不足，本专利技术提供一种聚丙烯-聚酰胺导热复合材料，利用多巴胺对玻璃纤维表面进改性，从而附着氮化铝微粒，以此提高玻璃纤维的导热性，并将改性的玻璃纤维加入到聚丙烯-聚酰胺的复合材料中，在增强复合材料制品机械性能的同时，并保证导热性的要求。本专利技术所述的一种聚丙烯-聚酰胺导热复合材料，其特征在于按照重量份数计，有以下原料制备而成：聚丙烯30～70份、聚酰胺30～70份、导热填料50～100份、改性玻璃纤维20～40份、相容剂20～30份、阻燃剂10～15份、光稳定剂0.5～1.0份、偶联剂0.2～0.3份、抗氧剂0.2～0.3份；所述的改性玻璃纤维为玻璃纤维经过多巴胺表面改性后复合氮化铝。其中，优选方案如下：所述的聚丙烯选自均聚聚丙烯、共聚聚丙烯的一种或它们的混合物，熔融指数在10～25g/10min。所述的聚酰胺为尼龙-6或者尼龙-66。所述的改性玻璃纤维按照以下步骤制备得到：(1)将玻璃纤维在500～600℃条件下烧灼1～2h，然后用去离子水洗涤2～3次，干燥备用；(2)将多巴胺加入到去离子水中配制成2g/L的多巴胺水溶液，用Tris-HCl对其PH调节至8.5即可；(3)玻璃纤维加入到多巴胺水溶液中进行磁力搅拌24～36h，然后将玻璃纤维过滤并用去离子水清洗，清洗后在60～80℃条件下干燥即可；(4)将氮化铝粉末加入到乙醇溶剂中并加入氮化铝粉末质量8～10％的硬脂酸，搅拌均匀后静置2～3h，再加入氮化铝粉末质量2～3％的吐温80，在60～70℃条件下搅拌3～5h，最后过滤出的氮化铝粉末用乙醇溶剂洗涤2～3次，烘干后即得改性氮化铝粉末，按照改性氮化铝粉末的重量占玻璃纤维重量的8～10％的比例，将改性氮化铝粉末分散到蒸馏水中，超声波振荡5～10min，形成稳定的改性氮化铝悬浊液；(5)然后用喷枪喷涂改性氮化铝悬浊液至玻璃纤维表面，即得到改性玻璃纤维。所述的玻璃纤维为无碱玻璃纤维，直径6μm～9μm。所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。聚酰胺是一种结晶性、强极性的聚合物，而聚丙烯是一种弱极性的聚合物，两者的溶解度参数相差较大，不具有热力学相容性，因此加入相容剂克服两者共混相容性差的缺点。所述的导热填料为氢氧化镁、氧化镁、氧化锌、氮化硼、钛白粉中的一种或任意几种的组合。所述的阻燃剂为纳米三聚氰胺氰尿酸盐、二乙基次膦酸铝、溴化聚苯乙烯、三氧化二锑中的一种或任意几种的组合。所述的光稳定剂为光稳定剂UV-3853、光稳定剂UV-3346、光稳定剂UV-3529和光稳定剂UV-770中的一种或任意几种的组合。所述的偶联剂为硅烷偶联剂，选自KH-550、KH-560或KH-570中的一种。所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1790、抗氧剂1098、抗氧剂168、抗氧剂DLTDP中的一种或几种的混合物。本专利技术所述的具有高导热系数的聚丙烯复合材料的制备方法，将除改性玻璃纤维以外的其它原料放入混料机中混合10～20min，使其充分混合，然后将混合物加入到双螺杆挤出造粒机组进行熔融，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚丙烯‑聚酰胺导热复合材料，其特征在于按照重量份数计，有以下原料制备而成：聚丙烯30～70份、聚酰胺30～70份、导热填料50～100份、改性玻璃纤维20～40份、相容剂20～30份、阻燃剂10～15份、光稳定剂0.5～1.0份、偶联剂0.2～0.3份、抗氧剂0.2～0.3份；所述的改性玻璃纤维为玻璃纤维经过多巴胺表面改性后复合氮化铝。

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯-聚酰胺导热复合材料，其特征在于按照重量份数计，有以下原料制备而成：聚丙烯30～70份、聚酰胺30～70份、导热填料50～100份、改性玻璃纤维20～40份、相容剂20～30份、阻燃剂10～15份、光稳定剂0.5～1.0份、偶联剂0.2～0.3份、抗氧剂0.2～0.3份；所述的改性玻璃纤维为玻璃纤维经过多巴胺表面改性后复合氮化铝。2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯-聚酰胺导热复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯选自均聚聚丙烯、共聚聚丙烯的一种或它们的混合物，熔融指数在10～25g/10min。3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯-聚酰胺导热复合材料，其特征在于：所述的聚酰胺为尼龙-6或者尼龙-66。4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯-聚酰胺导热复合材料，其特征在于：所述的改性玻璃纤维按照以下步骤制备得到：(1)将玻璃纤维在500～600℃条件下烧灼1～2h，然后用去离子水洗涤2～3次，干燥备用；(2)将多巴胺加入到去离子水中配制成2g/L的多巴胺水溶液，用Tris-HCl对其PH调节至8.5即可；(3)玻璃纤维加入到多巴胺水溶液中进行磁力搅拌24～36h，然后将玻璃纤维过滤并用去离子水清洗，清洗后在60～80℃条件下干燥即可；(4)将氮化铝粉末加入到乙醇溶剂中并加入氮化铝粉末质量8～10％的硬脂酸，搅拌均匀后静置2～3h，再加入氮化铝粉末质量2～3％的吐温80，在60～70℃条件下搅拌3～5h，最后过滤出的氮化铝粉末用乙醇溶剂洗涤2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，
申请(专利权)人：大连理工高邮研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32