一種高導熱尼龍-石墨-低熔點金屬復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種導熱材料，特別是涉及一種高導熱尼龍-石墨-低熔點金屬復合 材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著工業化的不斷發展，高分子材料在國民生產生活中的應用也越來越廣泛，高 分子材料的研發與應用也在不斷的取得新的突破。在導熱領域中，傳統的導熱材料如金屬 類的金、銀、銅、鋁、鐵以及其他類別的導熱材料雖然具有較好的導熱性能，但是這些材料的 成型加工比較困難，容易被腐蝕，價格較昂貴，密度大。傳統導熱材料的缺點恰恰給高分子 材料在導熱領域的應用中提供了機遇。高分子材料如尼龍樹脂的成型加工相對比較容易， 耐腐蝕，價格低廉，質輕，但是尼龍6或尼龍66的導熱系數均低于0. 3W-m ·Κ，這限制了其在 導熱領域中的應用。
[0003] 傳統的增加尼龍導熱系數的方法是向基體中添加固體狀的導熱填料。比如石墨、 氧化鋁、氮化硼、碳化硅或金屬鋁等。當填料添加量過大時，體系粘度將會急劇增大，影響加 工性能，并且體系中大量存在的固體顆粒將會對加工設備造成較大磨耗。
[0004] 中國發明專利申請2009100525155公開了一種應用于管材的導熱高分子材料及 其制備方法，該材料通過先制備可交聯前體，再將可交聯前體進行交聯得到，所述的可交聯 前體包括以下組分和重量份含量：聚乙烯5-40，改性導熱填料60-90，抗沖改性劑0-5，抗氧 劑0. 1-0. 5,潤滑劑0. 1-1。改性導熱填料包括石墨；抗氧劑為四[β-(3, 5-二叔丁基-4-羥 基苯基）丙酸]季戊四醇酯；潤滑劑為硬脂酸鈣；制備方法為通過雙螺桿擠出機加工。該發 明主要涉及導熱聚乙烯管材，導熱高分子材料的改性導熱填料用量高達60-90組分，不僅 導熱填料用量大，且可交聯前體進行交聯將會影響材料的加工性能，專利說明中也無具體 的導熱數據。
[0005] 中國發明專利20公開了導熱尼龍材料制作工藝，是由以下成分按 重量比組成，尼龍：5-70%，導熱纖維：3-45% ;導熱粉：20-70% ;潤滑劑：2-5% ;偶聯劑： 0. 2-1. 0% ;其他助劑：0. 3-5. 5%，該導熱尼龍材料能夠替代金屬原材料生產零配件或外 殼，他同時即具有尼龍較高的物理機械性能，同時又具有金屬材質的導熱、散熱功能和熱穩 定性能，但該材料采用大量導熱纖維及導熱粉，容易造成材料的流動性差，加工困難，申請 文件中未提到具體的導熱系數，導熱性能有待證實。

【發明內容】

[0006] 本發明的目的在于提供一種具有良好導熱性能和加工性能，力學性能優異的高導 熱尼龍-石墨-低熔點金屬復合材料及其制備方法。
[0007] 發明人研究發現：低熔點金屬的熔點低的特點，在與聚合物共同加工的過程中呈 粘度非常低的液態，并且具有較高的導熱系數，在加工過程中有可能與聚合物熔體形成雙 連續的結構。雖然低熔點金屬液態時表面張力大、粘度低，單獨與聚合物熔融共混將會出現 大量明顯析出現象，但是在一定量石墨顆粒的存在下，可以抑制低熔點金屬的析出，使其較 好的分散于基體中。
[0008] 為達到以上目的，本發明采用如下技術方案：
[0009] -種高導熱尼龍-石墨-低熔點金屬復合材料，按重量百分比計，其原料組分組成 為：
[0010] 尼龍樹脂 20-50% 石墨 30-60% 低熔點金屬 5-20% 抗氧劑 0.1-1% 潤滑劑 0.1-1%
[0011] 所述石墨為致密結晶狀石墨、鱗片石墨或隱晶質石墨；
[0012] 所述低熔點金屬為熔點低于250°C的純金屬或金屬合金粉體。
[0013] 為進一步實現本發明目的，優選地，所述尼龍樹脂為尼龍6和尼龍66的一種或兩 種。
[0014] 優選地，所述石墨的粒徑為10-30 μ m。
[0015] 優選地，按重量百分比計，所述低熔點金屬的用量為10-20%。
[0016] 優選地，所述低熔點金屬為錫、鉍或銦的金屬單質或含有錫、鉍和銦中一種或多種 的合金粉體
[0017] 優選地，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑264、抗氧劑1076、抗氧劑3114、抗氧劑 1098和抗氧劑168中的一種或多種。
[0018] 優選地，所述潤滑劑為硬脂酸酞胺、石蠟、Ν，Ν' -雙乙撐硬脂酸酞胺、聚乙烯蠟、白 礦油、聚丙烯蠟和硅氧烷中的一種或多種。
[0019] 所述高導熱尼龍-石墨-低熔點金屬復合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0020] (1)按原料的重量百分比稱取原料；
[0021] (2)將稱取的尼龍樹脂、石墨、低熔點金屬、抗氧劑和潤滑劑在高速混合機混合均 勻；
[0022] (3)將混合好的原料加入雙螺桿擠出機中熔融擠出并造粒，干燥，得到高導熱尼 龍-石墨-低熔點金屬復合材料。
[0023] 優選地，所述高速混合機混合均勻的時間為5-10分鐘。
[0024] 優選地，所述雙螺桿擠出機的螺桿溫度210-270°C，主機轉速180-250r-min。
[0025] 相對于現有技術，本發明具有如下優點和優異效果：
[0026] 1)本發明使用的低熔點金屬具有較低的熔點和較高的導熱系數，熔融狀態下粘度 低，低熔點金屬的加入可以促進填料在基體的分散，提高導熱性能，降低加工粘度。
[0027] 2)本發明利用低熔點金屬的熔點低的特點，在與聚合物共同加工的過程中呈粘度 非常低的液態，并且具有較高的導熱系數，在加工過程中有可能與聚合物熔體形成雙連續 的結構。雖然低熔點金屬液態時表面張力大、粘度低，單獨與聚合物熔融共混將會出現大量 明顯析出現象，但是在一定量石墨顆粒的存在下，可以抑制低熔點金屬的析出，使其較好的 分散于基體中。
[0028] 3)本發明所制備的高導熱尼龍-石墨-低熔點金屬復合材料具有導熱系數高、密 度低、力學及加工性能好、填料分散均勻等優點。
[0029] 4)本發明所用的制備方法對生產設備要求低，效率高，便于大規模生產。
[0030] 5)本發明材料所制備的高導熱尼龍-石墨-低熔點金屬復合材料綜合性能優異， 可應用于LED燈具、汽車、電子元器件以及計算機等的散熱領域。
【附圖說明】
[0031] 圖1為實施例1制備的一種高導熱尼龍-石墨-低熔點金屬復合材料的電鏡圖。
[0032] 圖2為實施例2制備的一種高導熱尼龍-石墨-低熔點金屬復合材料的電鏡圖。
[0033] 圖3為實施例5制備的一種高導熱尼龍-石墨-低熔點金屬復合材料的電鏡圖。
【具體實施方式】
[0034] 為更好地理解本發明，下面結合附圖和實施例對本發明作進一步闡述，但本發明 的實施方式不限于此，對于未特別注明的工藝參數，可參照常規技術進行。
[0035] 實施例1
[0036] 將34wt%的尼龍6、45wt%的20 μπι鱗片石墨、20wt%的錫粉、0· 5wt%的抗氧劑