一种具有高散热性、高强度的聚酰胺材料制备方法技术

技术编号:38014711 阅读:15 留言:0更新日期:2023-06-30 10:38
本发明专利技术涉及聚酰胺材料技术领域,特别涉及一种具有高散热性、高强度的聚酰胺材料制备方法。首先通过热压、超临界处理制备导热界面,然后通过球磨、热压制备增强聚酰胺层,最后通过将导热界面与增强聚酰胺层粘接得到目标聚酰胺材料。本发明专利技术设计的一种具有高散热性、高强度的聚酰胺材料制备方法相对于传统工艺提高了聚酰胺材料的强度,导热性能和一定的抗冲击性能,优点突出,适合应用于工业推广。适合应用于工业推广。适合应用于工业推广。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高散热性、高强度的聚酰胺材料制备方法


[0001]本专利技术涉及聚酰胺材料
,特别涉及一种具有高散热性、高强度的聚酰胺材料制备方法。

技术介绍

[0002]聚酰胺(Polyamide ,PA)俗称尼龙,它是分子内具有重复单元酰胺键(

CONH

)的线 高分子,其由二元酸和二元胺缩聚而成,也可由氨基酸己内酰胺开环聚合。聚酰胺具有无毒、质轻、优良的机械强度、耐磨性及较好的耐腐蚀性等优点。它是性能优异的工程塑料,具有良好的机械强度、自润滑性能、易加工性、良好的耐磨性能及减震消音等特点,被广泛应用于机械、汽车、电器等行业。但是其导热率低,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。
[0003]为了解决所述问题,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。因此,制备出同时具有导热效果和高强度的聚酰胺材料是目前面临的主要问题。
[0004]经过现有的技术和文献检索发现:专利文献(CN201410633283.3)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。
[0005]专利文献(CN104592746A)公开了一种新型导热聚酰胺基复合材料及其制备方法.所述材料的其组分和质量百分数为:聚酰胺40

80%,导热填料20

60%,所述材料制备方法为:以聚酰胺树脂为基体,选择鳞片石墨,膨胀石墨,碳纤维作为填料,采用相应的改性方法对填料进行表面处理,运用改性后的填料对聚酰胺基体进行填充改性.具体操作为先将填料进行表面改性,然后按聚酰胺树脂:导热填料=40

80:20

60的质量比配料初混,再通过双螺杆挤出机进行熔融共混制备导热复合材料。
[0006]上述方法通过调节聚酰胺的组分的方式优化聚酰胺的性能。理论上对于聚酰胺的
导热效果具有提升效果,但是如背景所述,在聚酰胺内大量的添加石墨或者其他填充材料,对于聚酰胺的强度具有明显的降低作用,不利于聚酰胺的使用,而且此类简单的混合下导热效果提升也有限。本方法针对聚酰胺材料导热性能和材料强度等性能,通过工艺及组分的双重改进得到的一种含导热界面的聚酰胺材料,适合应用于大规模的工业推广。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在提供一种具有高散热性、高强度的聚酰胺材料制备方法,通过在相关的工艺及原料改进下,对于聚酰胺材料性能的提高具有明显的增益效果。
[0008]本方法原理:1. 将氮化铝粉末与聚酰胺一起球磨并热压,利用氮化铝的高导热性能提高聚酰胺的导热效果,但是添加的量不是很明显,因此在后续又对导热界面进行了超临界处理,目的也在导热界面中留下大量的通孔,提高导热界面的导热效果;2.与传统的聚酰胺制备工艺相比,将聚酰胺设计成“三明治”的结构,这样可以既保证材料的导热效果,也可以提高材料的强度,避免因为填充料的产生降低材料性能;3.将多孔陶瓷与铜纤维和玻璃纤维一起进行球磨,利用高能球磨的方式可以使铜纤维粘接在多孔陶瓷的表面,而玻璃纤维则被铜粘接在陶瓷表面的形式存在,或者穿插在多孔陶瓷的内部,利用这种独特的结构可以提高后续在聚酰胺的热压中,聚酰胺之间的结合强度;4. 铜纤维和玻璃纤维的添加也是为了提高聚酰胺的导热效果,但是更重要的是提高材料强度。
[0009]本方法的重点:1.在导热界面中可以形成大小不一的通孔,这需要在超临界处理过程中加热温度不宜过高,防止形成的通孔因为高温和压力迅速变成了闭孔;2. 在将多孔陶瓷与玻璃纤维和铜纤维进行球磨过程中,希望尽可能多的玻璃纤维粘附在陶瓷表面或与陶瓷形成穿插结构,这需要在球磨过程中,球磨转速需要尽可能大一点,另外也需要避免转速过大造成多孔陶瓷的开裂。
[0010]本专利技术涉及的一种具有高散热性、高强度的聚酰胺材料制备方法的具体实施方案如下:步骤S1,按质量比例配置原料;按质量比例配置原料:聚酰胺粉体60

90份,氮化铝粉体5

10份,季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯0.1

1份,2,4

二羟基二苯甲酮0.1

1份,4

苯甲酰氧基

2,2,6 ,6

四甲基哌啶0.1

1份,热稳定剂1

3份,N

丁基苯磺酰胺3

7份,玻璃纤维2

7份,多孔陶瓷10

15份,铜纤维1

5份;步骤S2,通过热压、超临界处理制备导热界面;将聚酰胺粉体,氮化铝粉,季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯,2,4

二羟基二苯甲酮,4

苯甲酰氧基

2,2,6,6

四甲基哌啶,热稳定剂,N

丁基苯磺酰胺进行混合球磨处理,球磨转速为100

200rpm,时间为1

3h;将球磨后的混合粉体进行热压处理得到含氮化铝的聚酰胺薄片,厚度为0.1

1mm,热压温度为100

200℃,热压压力为5

15MPa,热压气氛为真空,真空度为0.01

0.1Pa;将聚酰胺薄片进行超临界处理,聚酰胺薄片放入自制高压容器中,调节容器温度及泵入压力,温度、时间,其中温度本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高散热性、高强度的聚酰胺材料制备方法,其特征在于,包括:按质量比例配置原料;通过热压、超临界处理制备导热界面;通过球磨、热压制备增强聚酰胺层;通过将导热界面与增强聚酰胺层粘接得到目标聚酰胺材料;所述按质量比例配置原料的步骤,包括:按质量比例配置原料:聚酰胺粉体60

90份,氮化铝粉体5

10份,季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯0.1

1份,2,4

二羟基二苯甲酮0.1

1份,4

苯甲酰氧基

2,2,6 ,6

四甲基哌啶0.1

1份,热稳定剂1

3份,N

丁基苯磺酰胺3

7份,玻璃纤维2

7份,多孔陶瓷10

15份,铜纤维1

5份;所述通过热压、超临界处理制备导热界面的步骤,包括:将聚酰胺原料进行混合球磨处理得到混合粉体;将球磨后的混合粉体进行热压处理得到含氮化铝的聚酰胺薄片;将聚酰胺薄片进行超临界处理得到导热界面;所述通过球磨、热压制备增强聚酰胺层的步骤,包括:将玻璃纤维,多孔陶瓷,铜纤维球磨处理得到球磨料一;将球磨料一与聚酰胺原料进行二次混合球磨得到球磨料二;将球磨料二进行热压处理得到含多孔陶瓷及纤维增强的聚酰胺薄片;所述通过将导热界面与增强聚酰胺层粘接得到目标聚酰胺材料的步骤,包括:将聚合氮化碳粘结剂均匀的喷洒在导热界面的两侧与增强聚酰胺层单侧面;在导热界面的两侧分布粘接一层增强聚酰胺层得到目标聚酰胺材料。2.根据权利要求1所述的一种具有高散热性、高强度的聚酰胺材料制备方法,其特征在于,所述按质量比例配置原料的步骤,包括:其中,氮化铝粉体为200

300目过筛;其中,玻璃纤维为无碱纤维,纤维直径为0.01

0.1um,长度为20

60um;其中,多孔陶瓷为氧化铝多孔陶瓷,过100目筛;其中,铜纤维直径为0.01

0.2um,长度为40

120um。3.根据权利要求1所述的一种具有高散热性、高强度的聚酰胺材料制备方法,其特征在于,所述将聚酰胺原料进行混合球磨处理得到混合粉体的步骤,包括:将聚酰胺粉体,氮化铝粉,季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯,2,4

二羟基二苯甲酮,4

苯甲酰氧基

2,2,6,6

四甲基哌啶,热稳定剂,N

丁基苯磺酰胺进行混合球磨处理,球磨转速为100

200rpm,时间为1

【专利技术属性】
技术研发人员:文江河汪文黄威
申请(专利权)人:广州仕天材料科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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