本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種導熱抗靜電環(huán)保阻燃耐高溫尼龍復(fù)合材料及制備方法。
背景技術(shù)：
尼龍樹脂是性能優(yōu)異、用途廣泛的化工原料，由于具有無毒、質(zhì)輕、耐磨、耐腐蝕及機械性能好等特性，因此，廣泛應(yīng)用于機械、汽車、化工、儀表等工業(yè)領(lǐng)域中。尼龍樹脂具有很高的表面電阻，在使用中由于摩擦很容易在表面積累電荷，引起靜電放電，產(chǎn)生電火花而引起火災(zāi)。人們通常通過添加導電填料的方法來改善聚合物的電性能和導熱性能，但是，要賦予尼龍樹脂理想的導電性能和導熱性能需要填充大量的導電填料，會導致復(fù)合材料的成型加工性能和力學性能的大幅度下降。近年來，如何解決尼龍樹脂的抗靜電和導熱問題在高分子復(fù)合材料領(lǐng)域引起了高度關(guān)注。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對材料的耐高溫性能要求越來越高；為了滿足需要，材料需要既輕又耐溫，具備高強度、尺寸穩(wěn)定、阻燃等性能。耐高溫尼龍成為較理想的材料之一。耐高溫尼龍的發(fā)展使產(chǎn)品微型化、輕量化和動力強勁化成為可能。耐高溫尼龍可為某些部件帶來更高的耐溫性能，或是干脆替代了金屬材料來生產(chǎn)這些部件。
碳纖維具有高比強度、高比模量、耐高溫、導電傳熱以及熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點。因此，通過向高溫尼龍樹脂里添加碳纖維可以同時起到導電、導熱和增強的作用。但是，在使用碳纖維作為導電填料時，如需使聚合物具有較好的導電性必須使碳纖維之間相互連接，形成導電通路。所以，碳纖維的加入量較大，會大幅度提高成本。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有尼龍樹脂存在抗靜電性能、導電性能和耐高溫性能差的問題，本發(fā)明的目的是提供一種導熱抗靜電環(huán)保阻燃耐高溫尼龍復(fù)合材料。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種所述導熱抗靜電環(huán)保阻燃耐高溫尼龍復(fù)合材料的制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種導熱抗靜電環(huán)保阻燃耐高溫尼龍復(fù)合材料，由以下重量份的組分制成：高溫尼龍樹脂100份、碳纖維5-95份、阻燃劑5-55份、輔助阻燃劑1-19份、膨脹石墨1-19份、導熱填 料5-35份、抗氧劑0.1-3.5份、潤滑劑0.1-3.5份。
所述導熱抗靜電環(huán)保阻燃耐高溫尼龍復(fù)合材料由以下重量份的組分制成：高溫尼龍樹脂100份、碳纖維50-90份、阻燃劑15-45份、輔助阻燃劑5-15份、膨脹石墨5-15份、導熱填料10-30份、抗氧劑0.3-1.3份、潤滑劑0.3-0.7份。
所述高溫尼龍樹脂為PA6T、PA9T、PA10T、PA12T、PA13T、PA46、PA4T、PPA中的至少一種；優(yōu)選PA6T、PA10T、PA46中的至少一種。
所述阻燃劑為溴化聚苯乙烯、二乙基次磷酸鋁、三聚氰胺多聚磷酸鹽中的至少一種。
所述輔助阻燃劑為硼酸鋅、三氧化二銻、銻酸鈉中的至少一種。
所述導熱填料為經(jīng)過預(yù)處理的導熱填料；進一步，所述經(jīng)過預(yù)處理的導熱填料為經(jīng)過預(yù)處理的氧化鋁晶須、鈦酸鉀晶須、碳酸鈣晶須、硼酸鋁晶須、氧化鋅晶須、硫酸鎂晶須、海泡石晶須、硬硅鈣石纖維中的至少一種；優(yōu)選經(jīng)過預(yù)處理的碳酸鈣晶須、氧化鋅晶須、氧化鋁晶須中的至少一種。
所述經(jīng)過預(yù)處理的導熱填料的處理方法包括以下步驟：將導熱填料與水混合，加入SnCl4，調(diào)節(jié)pH值為堿性，加熱條件下進行反應(yīng)，反應(yīng)完全后過濾、干燥、煅燒，然后將煅燒好的導熱填料充分冷卻，加入偶聯(lián)劑充分混合，得到所述經(jīng)過預(yù)處理的導熱填料。
所述導熱填料、水和SnCl4的質(zhì)量比為10:30:2。
所述調(diào)節(jié)pH值為9。
所述調(diào)節(jié)pH值所使用的pH調(diào)節(jié)劑為濃度為0.05mol/L的氫氧化鉀或濃度為0.05mol/L的氨水。
所述加熱的溫度為60～80℃，反應(yīng)的時間為30～60min。
所述煅燒的溫度為600～700℃，煅燒的時間為2～5h。
所述偶聯(lián)劑為KH550偶聯(lián)劑。
所述偶聯(lián)劑的加入量占導熱填料質(zhì)量百分比為0.1～1％，優(yōu)選為0.5％。
所述抗氧劑為酚類或亞磷酸酯類抗氧劑中的至少一種。
所述抗氧劑為抗氧劑1098(N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺)或抗氧劑S-9228(雙(2，4一二叔丁基)季四醇二亞磷酸酯)中的至少一種。
所述潤滑劑為脂肪酸鹽類、脂肪酰胺類或褐煤蠟中的至少一種。
所述潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯。
一種所述導熱抗靜電環(huán)保阻燃耐高溫尼龍復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：將干燥的100份高溫尼龍樹脂、5-55份阻燃劑、1-19份輔助阻燃劑、1-19份膨脹石墨、5-35份經(jīng)過預(yù)處理的導熱填料、0.1-3.5份抗氧劑和0.1-3.5份潤滑劑充分混合，混合完全后，通過精密計量的送料裝置，將物料送入同向雙螺桿擠出機中，5-95份碳纖維通過精密計量的側(cè)喂料送料 裝置進入雙螺桿擠出機，混合物料和碳纖在雙螺桿的剪切、混煉和輸送下充分的熔合，最后經(jīng)過擠出、拉條、冷卻后，制成粒料得到所述尼龍復(fù)合材料。
所述雙螺桿擠出機溫度設(shè)置為270-340℃，優(yōu)選為295-325℃。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果：
本發(fā)明利用同向雙螺桿擠出機，在強剪切和高溫的共同作用下使高溫尼龍樹脂下插入膨脹石墨的片層，膨脹石墨在高溫尼龍樹脂中形成納米級片層分散；膨脹石墨的片層結(jié)構(gòu)和導熱填料的纖維針狀結(jié)構(gòu)相互協(xié)同構(gòu)成相互連接的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)格結(jié)構(gòu)與貫穿于復(fù)合材料的碳纖維相互連通，形成較好的導電、導熱通路，起到較好的導電、導熱效果，同時降低了碳纖維的用量，而且經(jīng)碳纖維填充增強后，復(fù)合材料的熱變形溫度大大提升，同時阻燃劑和輔助阻燃劑為復(fù)合材料提供了良好的阻燃效果。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
在通過以下實施例對本發(fā)明的目的予以闡明、解釋的情形下，所述組合物的組分均以重量份為通用標準予以釋明。在無特別說明的情況下，為簡明起見，本發(fā)明實施例中所述的“份”與重量份具有相同的意義。
在以下通過實施例1-8對本發(fā)明進一步予以闡明的舉例中，本發(fā)明實施例中導熱填料的處理方法為：
將導熱填料與水混合，加入SnCl4，調(diào)節(jié)pH值為9，在70℃反應(yīng)45min；過濾后干燥，然后在650℃煅燒3.5小時，然后將上述煅燒好的導熱填料充分冷卻后，高速混合，加入占導熱填料質(zhì)量百分比為0.5％的KH550偶聯(lián)劑進行充分混合，即得所述經(jīng)過預(yù)處理的導熱填料。其中導熱填料、水和SnCl4的質(zhì)量配比為10:30:2，所述的pH調(diào)節(jié)劑為0.05mol/L的氫氧化鉀或0.05mol/L的氨水。
在以下通過實施例1-8對本發(fā)明進一步予以闡明的舉例中，本發(fā)明實施例中導熱抗靜電環(huán)保阻燃耐高溫尼龍復(fù)合材料的制備方法為：
將干燥的高溫尼龍樹脂、阻燃劑、輔助阻燃劑、膨脹石墨、經(jīng)過預(yù)處理的導熱填料、抗氧劑和潤滑劑按照比例精確稱量，然后加入高速攪拌機中充分混合均勻，混合完全后，通過精密計量的送料裝置，將物料送入同向雙螺桿擠出機中，碳纖維通過精密計量的側(cè)喂料送料裝置進入同向雙螺桿擠出機，物料和碳纖在螺桿的剪切、混煉和輸送下充分的熔合，最后經(jīng) 過擠出、拉條、冷卻后，制成粒料，其中雙螺桿擠出機溫度設(shè)置為270-340℃，優(yōu)選295-325℃。
實施例1-8的配方如表1所示，均為重量份數(shù)。
表1
表1中所用碳酸鈣晶須、氧化鋁晶須和氧化鋅晶須為經(jīng)過處理的晶須。
實施例1-8所得產(chǎn)品的性能測試結(jié)果如表2所示。
表2
從表2中可以看出，對比例和實施例相比，實施例的導熱填料和膨脹石墨替換成對比例中等量的碳纖維，其余組分完全相同，通過測試，測試結(jié)果表明，實施例產(chǎn)品的電阻率明顯下降，導熱系數(shù)明顯上升，說明石墨烯的片層結(jié)構(gòu)和導熱填料的纖維針狀結(jié)構(gòu)確實可以相互協(xié)同構(gòu)成相互連接的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，使得產(chǎn)品具有較好的導電、導熱性能，同時產(chǎn)品的阻燃性能保持穩(wěn)定，達到FV-0，改變高溫尼龍樹脂的種類、導熱填料和膨脹石墨的加入比例等，產(chǎn)品的各項性能隨之變化，但均可以制備出具有較好導電、導熱性能的阻燃產(chǎn)品。
上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。