本發(fā)明涉及一種尼龍導(dǎo)熱材料及其制備方法,具體涉及一種LED燈用莫來(lái)粉-尼龍導(dǎo)熱復(fù)合材料。
背景技術(shù):
一般來(lái)說(shuō),純塑料材料的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及金屬、陶瓷材料,但是它的絕緣性能好。導(dǎo)熱塑料不僅具有金屬和陶瓷的熱傳遞性能,同時(shí)還保留了普通塑料在設(shè)計(jì)、性能和成本方面的優(yōu)點(diǎn),具有散熱均勻、重量輕、多種基礎(chǔ)樹(shù)脂的選擇、成型加工方便、熱膨脹系數(shù)低、成型收縮率低、工作溫度低和提高設(shè)計(jì)自由度特點(diǎn),廣泛被用于各行各業(yè)中。
目前,導(dǎo)熱塑料最典型的應(yīng)用是在照明領(lǐng)域,主要用于制作需要散熱良好的LED節(jié)能燈的燈杯等,雖然LED節(jié)能燈所消耗的熱量要比普通光源小得多,但因?yàn)長(zhǎng)ED節(jié)能燈結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)大,如何有效散熱仍然是一個(gè)重要的問(wèn)題。
中國(guó)專利申請(qǐng)CN102408710A公開(kāi)了一種高導(dǎo)熱尼龍66復(fù)合材料,其基材全部采用尼龍66,硬度高,加入導(dǎo)熱填料后,材料拉伸性能、彎曲性能變差,而其配方中僅加入偶聯(lián)劑和抗氧劑,使得整個(gè)體系的加工性能差,在生產(chǎn)擠出過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生斷頭現(xiàn)象,不能適用于工業(yè)化連續(xù)化生產(chǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種LED燈用莫來(lái)粉-尼龍導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法。
本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的的:
一種LED燈用莫來(lái)粉-尼龍導(dǎo)熱復(fù)合材料,其特征在于,所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料由下列重量份的原料制成:尼龍6 200份、莫來(lái)粉20-30份、碳纖維20-30份、丙酮50-60份、60-70%硝酸80-100份、六偏磷酸鈉3-4份、亞硒酸鈉1-2份、乙烯基三乙氧基硅烷1-2份、1,5-萘二異氰酸酯15-20份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯20-25份、催化劑0.4-1份、阻聚劑0.4-2份、四氫呋喃150-170份、甲苯80-100份、去離子水適量。
一種LED燈用莫來(lái)粉-尼龍導(dǎo)熱復(fù)合材料,其特征在于,所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料由如下步驟制得:
(1)碳纖維的表面改性
將碳纖維置于丙酮溶液中浸泡10-12h,過(guò)濾,去離子水洗滌2-3次,100-120℃鼓風(fēng)干燥機(jī)中干燥3-4h;用60-70%硝酸回流氧化碳纖維5-7h,過(guò)濾,去離子水洗滌至PH為6-7,于100-120℃鼓風(fēng)干燥機(jī)中干燥至恒重;將硝酸氧化的碳纖維和乙烯基三乙氧基硅烷置于六偏磷酸鈉、亞硒酸鈉及相當(dāng)于其總重量份的去離子水配置的溶液中,超聲40-50min,50-60℃干燥,得到表面改性的碳纖維。
(2)高聚物包覆莫來(lái)粉的制備
將莫來(lái)粉超聲分散在四氫呋喃和甲苯中,再加入1,5-萘二異氰酸酯、催化劑、阻聚劑混合均勻;在30-40℃下,緩慢滴加三羥甲基丙烷二丙烯酸酯;升高溫度至50-60℃,反應(yīng)5-8h,得到高聚物包覆莫來(lái)粉;
(3)莫來(lái)粉-尼龍導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備
將尼龍6置于80-85℃的鼓風(fēng)干燥機(jī)中干燥8-10h,與表面改性的碳纖維、高聚物包覆莫來(lái)粉一起加入高混機(jī)中高速攪拌40-50min,待混合均勻后將其加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出,拉條冷卻造粒。
一種LED燈用莫來(lái)粉-尼龍導(dǎo)熱復(fù)合材料,其特征在于,所述催化劑可以選自二月桂酸二丁基錫、馬來(lái)酸二丁基錫、馬來(lái)酸單丁酯二丁基錫、辛酸亞錫中的一種或多種復(fù)配。
一種LED燈用莫來(lái)粉-尼龍導(dǎo)熱復(fù)合材料,其特征在于,所述阻聚劑可以選自對(duì)羥基苯甲醚,對(duì)苯二酚,2,6-二叔丁基對(duì)甲酚中的一種或多種復(fù)配。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明使用含鋁高、含鐵低、硬度高、熱膨脹系數(shù)小、耐火度高、熱化學(xué)性能穩(wěn)定的莫來(lái)粉,并且利用碳纖維和莫來(lái)粉的協(xié)同作用,增強(qiáng)了尼龍導(dǎo)熱復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能;對(duì)碳纖維進(jìn)行表面改性,用高聚物包覆莫來(lái)粉,增加了碳纖維、莫來(lái)粉和尼龍6的相容性,有利于碳纖維和莫來(lái)粉在尼龍6中的分散。本發(fā)明的尼龍導(dǎo)熱復(fù)合材料結(jié)構(gòu)致密,絕緣安全,傳熱、散熱快,力學(xué)性能好,經(jīng)久耐用,能有效的保護(hù)LED燈具,大大延長(zhǎng)燈具的使用壽命。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例的LED燈用莫來(lái)粉-尼龍導(dǎo)熱復(fù)合材料,由下列重量份的原料制成:尼龍6 200份、莫來(lái)粉30份、碳纖維20份、丙酮60份、60%硝酸100份、六偏磷酸鈉4份、亞硒酸鈉2份、乙烯基三乙氧基硅烷2份、1,5-萘二異氰酸酯20份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯25份、催化劑0.4份、阻聚劑1份、四氫呋喃170份、甲苯100份、去離子水適量。
本實(shí)施例的LED燈用莫來(lái)粉-尼龍導(dǎo)熱復(fù)合材料,其特征在于,所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料由如下步驟制得:
(1)碳纖維的表面改性
將碳纖維置于丙酮溶液中浸泡10h,過(guò)濾,去離子水洗滌3次,120℃鼓風(fēng)干燥機(jī)中干燥3h;用60%硝酸回流氧化碳纖維5h,過(guò)濾,去離子水洗滌至PH為6,于100℃鼓風(fēng)干燥機(jī)中干燥至恒重;將硝酸氧化的碳纖維和乙烯基三乙氧基硅烷置于六偏磷酸鈉、亞硒酸鈉及相當(dāng)于其總重量份的去離子水配置的溶液中,超聲50min,60℃干燥,得到表面改性的碳纖維。
(2)高聚物包覆莫來(lái)粉的制備
將莫來(lái)粉超聲分散在四氫呋喃和甲苯中,再加入1,5-萘二異氰酸酯、催化劑、阻聚劑混合均勻;在30℃下,緩慢滴加三羥甲基丙烷二丙烯酸酯;升高溫度至60℃,反應(yīng)8h,得到高聚物包覆莫來(lái)粉;
(3)莫來(lái)粉-尼龍導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備
將尼龍6置于85℃的鼓風(fēng)干燥機(jī)中干燥10h,與表面改性的碳纖維、高聚物包覆莫來(lái)粉一起加入高混機(jī)中高速攪拌50min,待混合均勻后將其加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出,拉條冷卻造粒。
經(jīng)測(cè)試,本發(fā)明的LED燈用莫來(lái)粉-尼龍導(dǎo)熱復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)大于3W/(m*K),吸水率(23℃,24h)小于0.10%,拉伸強(qiáng)度大于40MPa,彎曲強(qiáng)度大于60MPa。