專(zhuān)利名稱(chēng)：抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高粘度聚酰胺復(fù)合材料，尤其涉及一種抗靜電表面電阻指標(biāo)為c/ πι21010Ω的高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著LED光電、電子電器產(chǎn)品的快速發(fā)展，散熱越來(lái)越成為制約電子電器產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸，特別是隨著大功率LED等電子電器的發(fā)展，散熱問(wèn)題成為技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵。目前，LED燈的散熱大多選用傳統(tǒng)金屬鋁材的系統(tǒng)，金屬鋁導(dǎo)熱性能優(yōu)良，但由于鋁其長(zhǎng)時(shí)間氧化散熱性能不是很好，為了達(dá)到散熱的目的，傳統(tǒng)的金屬鋁散熱器需要設(shè)計(jì)成蜂窩狀，這樣就不利于散熱器的小型化及其生產(chǎn)，而氧化鋁和六方氮化硼等陶瓷材料兼?zhèn)鋬煞N關(guān)鍵的特性，即電氣隔離和導(dǎo)熱，但由于陶瓷材料需要燒結(jié)成型，對(duì)散熱器的外形設(shè)計(jì)和成品率的提高帶來(lái)很大的問(wèn)題。石墨具有密度小，導(dǎo)熱性和散熱性?xún)?yōu)良，利用石墨材料制備散熱器可大大減小了散熱器的體積和重量，但由于石墨是固體粉末，成型非常困難，這嚴(yán)重制約了石墨材料的應(yīng)用范圍，如何通過(guò)在對(duì)石墨的改性，以便可以通過(guò)注射成型，易獲得不同形狀的散熱器，并大大降低加工成本，簡(jiǎn)化加工工藝，成為散熱器材料的一個(gè)發(fā)展方向，成為廣大生產(chǎn)廠家迫切需要解決的一個(gè)技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是提供一種高密度、高散熱、易成型的抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料。本發(fā)明的第二目的是提供一種低密度、高散熱、易成型的抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料的制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述第一目的，采用以下技術(shù)方案
本發(fā)明所述的抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料，其至少包括如下組分及重量百分
比
重量百分比為20% 40%的石墨，石墨的粒度為500 3000目；重量百分比為40% 60%的高粘度聚酰胺；重量百分比為10% 20%的水溶性硅酸鹽，水溶性硅酸鹽為硅酸鋰和硅酸鈉中的任意一種或兩種物質(zhì)的組合；重量百分比為1% 8%的六方氮化硼，六方氮化硼的粒度為500 3000目。
進(jìn)一步的技術(shù)方案是，該復(fù)合材料還包括
重量百分比為1 5%的雙馬來(lái)酰亞胺；重量百分比為0. 5% 1的硅烷偶聯(lián)劑。進(jìn)一步的技術(shù)方案是，該復(fù)合材料還包括
重量百分比為0.25% 1%的抗氧劑168 ；重量百分比為0.25% 1%的抗氧劑1010。進(jìn)一步的技術(shù)方案是，該復(fù)合材料包括如下重量百分比的組分重量百分比為30%的石墨；重量百分比為50%的聚酰胺；重量百分比為6%的硅酸鋰； 重量百分比為6%的硅酸鈉；重量百分比為3%的雙馬來(lái)酰亞胺；重量百分比為1%的硅烷偶聯(lián)劑；重量百分比為3%的六方氮化硼；重量百分比為0.5%的抗氧劑168;重量百分比為 0. 5%的抗氧劑1010。進(jìn)一步的技術(shù)方案是，該復(fù)合材料包括如下重量百分比的組分
重量百分比為35%的石墨；重量百分比為45%的聚酰胺；重量百分比為5%的硅酸鋰； 重量百分比為10%的硅酸鈉；重量百分比為m的雙馬來(lái)酰亞胺；重量百分比為0. 5%的硅烷偶聯(lián)劑；重量百分比為洲的六方氮化硼；重量百分比為0.25%的抗氧劑168;重量百分比為0. 25%的抗氧劑1010。進(jìn)一步的技術(shù)方案是，該復(fù)合材料包括如下重量百分比的組分
重量百分比為40%的石墨；重量百分比為40%的聚酰胺；重量百分比為10%的硅酸鋰；重量百分比為3%的雙馬來(lái)酰亞胺；重量百分比為1%的硅烷偶聯(lián)劑；重量百分比為4% 的六方氮化硼；重量百分比為1%的抗氧劑168 ；重量百分比為1%的抗氧劑1010。進(jìn)一步的技術(shù)方案是，該復(fù)合材料包括如下重量百分比的組分
重量百分比為25%的石墨；重量百分比為50%的聚酰胺；重量百分比為15%的硅酸鋰； 重量百分比為3. 5%的雙馬來(lái)酰亞胺；重量百分比為1%的硅烷偶聯(lián)劑；重量百分比為4%的六方氮化硼；重量百分比為0. 5%的抗氧劑168 ；重量百分比為1%的抗氧劑1010。為了實(shí)現(xiàn)上述第二目的，采用以下技術(shù)方案
本發(fā)明所述的抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料的制備方法包括以下步驟
(1)首先，將一定量的水溶性硅酸鹽和水加入高速攪拌機(jī)中攪拌，得到硅酸鹽水溶液； 其次，將粒度為500 3000目的石墨、雙馬來(lái)酰亞胺和六方氮化硼依次加入高速攪拌機(jī)中與硅酸鹽水溶液混合，高速攪拌，攪拌速率500r/min 1000 r/min，攪拌時(shí)間為^iin IOmin ；然后將攪拌機(jī)加熱到110°C 130°C，繼續(xù)攪拌保持IOmin 20min，將物料中的水分烘干，并冷卻至80°C左右，得到混合粉末；
(2)在混合粉末中加入定量的硅烷偶聯(lián)劑，高速攪拌aiiin 5min，按比例將聚酰胺、抗氧劑168和抗氧劑1010加入高速攪拌機(jī)與混合，在高速攪拌機(jī)上攪拌aiiin 5min，攪拌速率為500r/min 1000 r/min，得到混合物；
(3)擠出成型，雙螺桿擠出機(jī)的溫度為250°C 280°C，螺桿轉(zhuǎn)速150r/min 300r/ min，將混合物經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出、冷卻、造粒，得到抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明在石墨中添加水溶性硅酸鹽，并通過(guò)添加塑料在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行改性，制成抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料，采用該復(fù)合材料加工的產(chǎn)品既可以完全取代LED產(chǎn)業(yè)中傳統(tǒng)金屬鋁材料、陶瓷復(fù)合材料的散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而且又有更優(yōu)良的散熱性能和具有屏蔽電磁波和抗漏電CTI高絕緣等防雷擊的功能。在加工過(guò)程中，主要是通過(guò)用水溶性硅酸鹽和石墨粉體顆?；旌?，然后將散熱石墨粉體和聚酰胺(重量占比40%-60%)高溫共聚而成，即在高速攪拌過(guò)程中，通過(guò)共聚在一定程度的基礎(chǔ)上有程序排列，使每個(gè)散熱通道構(gòu)建成鱗片網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成的一定有序排列進(jìn)行固定，給予熱量形成微通道吸收空氣對(duì)流，成為散熱的主要通道，從而產(chǎn)生高散熱輻射傳遞(Radiation heat transfer)的效應(yīng)，使石墨塑料(聚酰胺)具有良好的散熱性能，并且具有高絕緣的性能；同時(shí)加入少量六方氮化硼粉末，而少量六方氮化硼粉末的對(duì)提高材料導(dǎo)熱系數(shù)的很好補(bǔ)充，使材料具有很高輻射散熱功能的同時(shí)，具有良好的導(dǎo)熱功能；雙馬來(lái)酰亞胺和硅烷偶聯(lián)劑的加入，使混合物與聚酰胺的相容性得到大大的提高，使復(fù)合材料在高填充的情況下，保持較好的力學(xué)性能和流動(dòng)性，以保證材料的注塑成型及成型后的制品的力學(xué)性能；加入抗氧化劑使復(fù)合材料具有耐高溫和抗熱氧老化效果；該復(fù)合材料的輻射散熱性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于鋁合金，散熱的加速大大提高熱量的傳導(dǎo)，從而具有良好的散熱性能。本復(fù)合材料制成的散熱器重量為傳統(tǒng)鋁合金材料制成的五分之一，而且由于結(jié)構(gòu)緊湊，體積不到原來(lái)的十分之一，在用于功率1瓦的LED燈中時(shí)，芯片溫度可比用鋁合金散熱器的低5°C到10°C，優(yōu)良的散熱性能可以使其大量用于大功率LED燈的散熱，也可廣泛應(yīng)用于電子電器產(chǎn)品的散熱器，可大大減小散熱性的體積，降低產(chǎn)品成本，促進(jìn)電子電器產(chǎn)品的小型化發(fā)展；同時(shí)采用該復(fù)合材料取代金屬鋁材的傳統(tǒng)散熱的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，符合國(guó)家提倡節(jié)能減排及有關(guān)技術(shù)的升級(jí)需求，進(jìn)而達(dá)到LED第三代的功能性散熱系統(tǒng)的突破，推動(dòng) LED精密制造與設(shè)計(jì)的升級(jí)，切實(shí)形成巨大的產(chǎn)業(yè)化市場(chǎng)。具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述
本發(fā)明所述的抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料，選取的石墨粒度為500 3000目， 選取的六方氮化硼的粒度為500 3000目；選取的水溶性硅酸鹽為硅酸鋰和硅酸鈉中的任意一種或兩種物質(zhì)的組合；選取的聚酰胺的分子式為[一NH—(CH2)5—C0]n，密度為1. 13g/ cm3，粘度為3. 7，熔點(diǎn)為215°C，熱分解溫度> 300°C，吸水率3°/Γ5%。實(shí)施例一
(1)首先，將6kg硅酸鋰、6kg硅酸鈉和IOkg水加入高速攪拌機(jī)中攪拌，得到硅酸鹽水溶液。其次，將30kg石墨、3kg雙馬來(lái)酰亞胺和3kg六方氮化硼依次加入高速攪拌機(jī)中與硅酸鹽水溶液混合，高速攪拌，攪拌速率800r/min，攪拌時(shí)間為6min;然后將攪拌機(jī)加熱到 120°C，繼續(xù)攪拌保持15min，將物料中的水分烘干，并冷卻至82°C，得到混合粉末。(2)在混合粉末中加入Ikg硅烷偶聯(lián)劑，高速攪拌3min，按上述比例將50kg聚酰胺、0. 5kg抗氧劑168和0. 5kg抗氧劑1010加入高速攪拌機(jī)與混合，在高速攪拌機(jī)上攪拌 3min，攪拌速率為800 r/min，得到混合物。(3)擠出成型，雙螺桿擠出機(jī)的溫度為250°C ，螺桿轉(zhuǎn)速220r/min ；將混合物經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出、冷卻、造粒，得到抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料100kg。本實(shí)施例中抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料的各組分參見(jiàn)表1。表 1
序號(hào)物料名稱(chēng)用量(/kg)百分比含量(％)1石墨3030%2聚酰胺5050%3硅酸鋰66%4硅酸鈉66%5雙馬來(lái)酰亞胺33%6硅烷偶聯(lián)劑11%7六方氮化硼33%8抗氧劑1680. 50. 5%9抗氧劑10100. 50. 5%物料合計(jì)IOOkg100.0%實(shí)施例二
(1)首先，將^g硅酸鋰、IOkg硅酸鈉和12kg水加入高速攪拌機(jī)中攪拌，得到硅酸鹽水溶液；其次，將35kg石墨、2kg雙馬來(lái)酰亞胺和2kg六方氮化硼依次加入高速攪拌機(jī)中與硅酸鹽水溶液混合，高速攪拌，攪拌速率600r/min，攪拌時(shí)間為Smin ；然后將攪拌機(jī)加熱到 120°C，繼續(xù)攪拌保持20min，將物料中的水分烘干，并冷卻至75°C，得到混合粉末。(2)在混合粉末中加入0. 5kg硅烷偶聯(lián)劑，高速攪拌2min，將45kg聚酰胺、0. 25kg 抗氧劑168和0. 25kg抗氧劑1010加入高速攪拌機(jī)與混合，在高速攪拌機(jī)上攪拌aiiin，攪拌速率為600 r/min，得到混合物。(3)擠出成型，雙螺桿擠出機(jī)的溫度為260°C 270°C，螺桿轉(zhuǎn)速200r/min ；將混合物經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出、冷卻、造粒，得到抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料100kg。本實(shí)施例中抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料的各組分參見(jiàn)表2。表權(quán)利要求
1.抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料，其特征在于至少由以下原料制備而成 重量百分比為20% 40%的石墨；重量百分比為40% 60%的聚酰胺； 重量百分比為10% 20%的水溶性硅酸鹽； 重量百分比為1% 8%的六方氮化硼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料，其特征在于所述石墨的粒度為500 3000目；水溶性硅酸鹽為硅酸鋰和硅酸鈉中的任意一種或兩種物質(zhì)的組合；六方氮化硼的粒度為500 3000目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料，其特征在于所述聚酰胺的分子式為[―NH-((擬巧一⑶^，密度為1. 13g/cm3，粘度為3. 7，熔點(diǎn)為215°C，熱分解溫度> 300°C，吸水率3% 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料，其特征在于該復(fù)合材料還包括重量百分比為m 5%的雙馬來(lái)酰亞胺； 重量百分比為0.5% m的硅烷偶聯(lián)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料，其特征在于該復(fù)合材料還包括重量百分比為0. 25% 1%的抗氧劑168 ； 重量百分比為0. 25% 1%的抗氧劑1010。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料，其特征在于該復(fù)合材料包括如下重量百分比的組分重量百分比為30%的石墨； 重量百分比為50%的聚酰胺； 重量百分比為6%的硅酸鋰； 重量百分比為6%的硅酸鈉； 重量百分比為3%的雙馬來(lái)酰亞胺； 重量百分比為1%的硅烷偶聯(lián)劑； 重量百分比為3%的六方氮化硼； 重量百分比為0.5%的抗氧劑168; 重量百分比為0. 5%的抗氧劑1010。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料，其特征在于該復(fù)合材料包括如下重量百分比的組分重量百分比為35%的石墨； 重量百分比為45%的聚酰胺； 重量百分比為5%的硅酸鋰； 重量百分比為10%的硅酸鈉； 重量百分比為1的雙馬來(lái)酰亞胺； 重量百分比為0.5%的硅烷偶聯(lián)劑； 重量百分比為2、的六方氮化硼；重量百分比為0.25%的抗氧劑168; 重量百分比為0. 25%的抗氧劑1010。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料，其特征在于，該復(fù)合材料較優(yōu)選的包括如下重量百分比的組分重量百分比為40%的石墨； 重量百分比為40%的聚酰胺； 重量百分比為10%的硅酸鋰； 重量百分比為3%的雙馬來(lái)酰亞胺； 重量百分比為1%的硅烷偶聯(lián)劑； 重量百分比為4%的六方氮化硼； 重量百分比為1%的抗氧劑168 ； 重量百分比為1%的抗氧劑1010。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料，其特征在于，該復(fù)合材料包括如下重量百分比的組分重量百分比為25%的石墨； 重量百分比為50%的聚酰胺； 重量百分比為15%的硅酸鋰； 重量百分比為3. 5%的雙馬來(lái)酰亞胺； 重量百分比為1%的硅烷偶聯(lián)劑； 重量百分比為4%的六方氮化硼； 重量百分比為0.5%的抗氧劑168; 重量百分比為1%的抗氧劑1010。
10.抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟一、首先，將一定量的水溶性硅酸鹽和水加入高速攪拌機(jī)中攪拌，得到硅酸鹽水溶液; 其次，將粒度為500 3000目的石墨、雙馬來(lái)酰亞胺和六方氮化硼依次加入高速攪拌機(jī)中與硅酸鹽水溶液混合，高速攪拌，攪拌速率500r/min 1000 r/min，攪拌時(shí)間為^iin IOmin ；然后將攪拌機(jī)加熱到110°C 130°C，繼續(xù)攪拌保持IOmin 20min，將物料中的水分烘干，并冷卻至80°C左右，得到混合粉末；二、在混合粉末中加入定量的硅烷偶聯(lián)劑，高速攪拌anin 5min，按比例將聚酰胺、抗氧劑168和抗氧劑1010加入高速攪拌機(jī)與混合，在高速攪拌機(jī)上攪拌aiiin 5min，攪拌速率為500r/min 1000 r/min，得到混合物；三、擠出成型，雙螺桿擠出機(jī)的溫度為250°C 280°C，螺桿轉(zhuǎn)速150r/min 300r/ min，將混合物經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出、冷卻、造粒，得到抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料。
全文摘要
本發(fā)明所述的抗靜電高散熱石墨復(fù)合聚酰胺塑料，包括如下組分及重量百分比重量百分比為20%～40%的石墨，重量百分比為40%～60%的聚酰胺；重量百分比為10%～20%的水溶性硅酸鹽，水溶性硅酸鹽為硅酸鋰和硅酸鈉中的任意一種或兩種物質(zhì)的組合；重量百分比為1%～8%的六方氮化硼；重量百分比為2%～5%的雙馬來(lái)酰亞胺；重量百分比為0.5%～2%的硅烷偶聯(lián)劑；重量百分比為0.25%～1%的抗氧劑168；重量百分比為0.25%～1%的抗氧劑1010；加工中通過(guò)用水溶性硅酸鹽和石墨粉體顆?；旌希缓笈c聚酰胺高溫共聚，形成散熱的微通道與空氣對(duì)流，從而產(chǎn)生高散熱輻射傳遞的效應(yīng)，使塑料具有良好的散熱性能。
文檔編號(hào)C08K3/04GK102321364SQ20111027959
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者孔作萬(wàn) 申請(qǐng)人:東莞市普強(qiáng)高分子材料有限公司