一種聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料、制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及散熱材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于聚合物材料具有來源廣泛、成本低廉、易加工成型等優(yōu)勢，使其得到廣泛的應(yīng) 用，但一般聚合物材料由于傳熱與絕緣性能不佳，限制了其在電子元器件散熱、化工電工傳 熱、光電封裝行業(yè)、航天航空、風力發(fā)電和其它領(lǐng)域等的應(yīng)用。特別是越來越多的聚合物材 料投入LED產(chǎn)品的生產(chǎn)，較低的導(dǎo)熱性能導(dǎo)致聚合物材料無法進一步應(yīng)用于制作發(fā)熱量較 大的或大功率LED照明產(chǎn)品的散熱器套件。目前，提高聚合物材料的導(dǎo)熱性能主要有以下 兩種方式：一是合成具有高導(dǎo)熱系數(shù)的本征聚合物，如聚乙炔、聚吡咯等，其導(dǎo)熱機理同高 分子材料導(dǎo)電機理一樣是通過電子轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)熱量的傳遞；二是添加高導(dǎo)熱無機填料進行 填充制備復(fù)合材料。導(dǎo)熱高聚物雖然具有良好的導(dǎo)熱性能，但是受制于成本、生產(chǎn)工藝，難 以實現(xiàn)規(guī)模化，從而采用無機物填充來提高聚合物的導(dǎo)熱系數(shù)是目前常用的方式。
[0003] 聚酰胺（Polyamide，簡稱PA)俗稱尼龍，是分子鏈上含有重復(fù)酰胺基 團-(NHC0)-的一類熱塑性樹脂總稱，由于其具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、絕緣性和物理機械性 能，廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、機械儀表、電子機械等行業(yè)。隨著社會的發(fā)展，人們對材料的性能 提出的越來越高的要求，現(xiàn)有的聚酰胺材料其導(dǎo)熱、散熱性和阻燃性已不能滿足社會的要 求，需要進行改性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料、 制備方法及其應(yīng)用，所得散熱材料具有極高的熱導(dǎo)率，且高絕緣，高強度，熱膨脹系數(shù)低，耐 高低溫老化不開裂不變色，綜合性能好，使用壽命長。
[0005] 本發(fā)明提出的一種聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，其原料按重量百分比包括： 聚酰胺 40-55% 碳化娃 10_20% 聚苯胺 8-12% 顏填料 15-30% 助劑 1-3% 硅烷偶聯(lián)劑 1-5% 阻燃劑 2-8% 上述各組分之和為100%。
[0006] 優(yōu)選地，所述聚酰胺的粘度多3. 8Pa.S。
[0007] 優(yōu)選地，所述聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，其原料按重量百分比包括： 聚酰胺 48% 碳化娃 18% 聚苯胺 10% 顏填料 20% 助劑 1% 硅烷偶聯(lián)劑 1% 阻燃劑 2%。
[0008] 優(yōu)選地，所述聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，所述顏填料為石墨、氧化石墨烯、凹凸 棒土、納米二氧化鈦、四針狀氧化鋅晶須、氫氧化鎂、氧化銅、硫酸鋇晶須中的一種或者多種 的組合。
[0009] 優(yōu)選地，所述聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，所述助劑其原料按質(zhì)量分數(shù)包括： 水溶性硅酸鹽 30-50% 雙馬來酰亞胺 20-40% 硬脂酸鑭 15-20% 抗氧劑 1-5% 紫外線吸收劑 3-5% 環(huán)氧樹脂 10-20%。
[0010] 上述各組分之和為100%。
[0011] 優(yōu)選地，所述聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，所述助劑其原料按質(zhì)量分數(shù)包括： 水溶性硅酸鹽 40% 雙馬來酰亞胺 27% 硬脂酸鑭 16% 抗氧劑 3% 紫外線吸收劑 4% 環(huán)氧樹脂 10%。
[0012] 優(yōu)選地，所述聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑和亞磷 酸酯類抗氧劑中的一種或者兩種的組合。
[0013] 優(yōu)選地，所述聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，所述阻燃劑為硼酸鋅、十溴二苯乙烷、 微膠囊化紅磷、氧化鋁中的一種或者多種的組合。
[0014] 本發(fā)明提出的一種所述聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料的制備方法，包括如下步驟： 51、 將聚酰胺和聚苯胺混合均勻，然后在30-45 °C下干燥1 _2h，加入剩余的原料后分散 l_2h得到混合物； 52、 將混合物加入高低溫設(shè)備共混30-40min，其中共混溫度為180-200°C，破碎后得到 散熱母料； 53、 將母料加入雙螺桿擠出機進行熔融、剪切、共混、壓縮、混煉、抽真空、牽引、冷 卻、切粒得到聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，其中所述雙螺桿擠出機的料筒后部的溫度為 220-240 °C、料筒中部的溫度為250-270 °C、料筒前部的溫度為265-270 °C、噴嘴溫度為 280-290°C;螺桿轉(zhuǎn)速為 200-300r/min;喂料器轉(zhuǎn)速為 150-200r/min。
[0015] 本發(fā)明還提出了一種所述聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料的應(yīng)用，所述聚酰胺復(fù)合碳 化硅散熱材料用于制作電子電器、化工設(shè)備、光電封裝設(shè)備、航天航空設(shè)備、風力發(fā)電設(shè)備、 電熱元件硅碳棒中的一種。
[0016] 本發(fā)明中，以高粘度為3. 8以上的聚酰胺作為基礎(chǔ)材料，并配合加入了碳化硅以 及其他原料，各原料的性能協(xié)同促進，得到的聚酰胺復(fù)合氮化硅散熱材料耐化學(xué)性和耐熱 性高，耐腐蝕性和耐磨性好，且耐熱震、耐老化性能優(yōu)異，質(zhì)量輕，強度高，熱導(dǎo)率高，膨脹系 數(shù)小，使用壽命長；可用于制作電子電器、化工設(shè)備、光電封裝設(shè)備、航天航空設(shè)備、風力發(fā) 電設(shè)備、電熱元件娃碳棒等。
【具體實施方式】
[0017]下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
[0018] 實施例1 本發(fā)明提出的一種聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，其原料按重量百分比包括： 聚酰胺 40% 碳化娃 20% 聚苯胺 8% 凹凸棒土 20% 助劑 3% 硅烷偶聯(lián)劑 1% 阻燃劑 8%。
[0019] 本發(fā)明提出的一種所述聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料的制備方法，包括如下步驟： 51、 將聚酰胺和聚苯胺混合均勻，然后在30°C下干燥2h，加入剩余的原料后分散lh得 到混合物； 52、 將混合物加入高低溫設(shè)備共混40min，其中共混溫度為180°C，破碎后得到散熱母 料； 53、 將母料加入雙螺桿擠出機進行熔融、剪切、共混、壓縮、混煉、抽真空、牽引、冷卻、切 粒得到聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，其中所述雙螺桿擠出機的料筒后部的溫度為220°C、 料筒中部的溫度為250°C、料筒前部的溫度為265°C、噴嘴溫度為290°C;螺桿轉(zhuǎn)速為200r/ min;喂料器轉(zhuǎn)速為200r/min。
[0020] 實施例2 本發(fā)明提出的一種聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，其原料按重量百分比包括： 聚酰胺 55% 碳化娃 10% 聚苯胺 12% 納米二氧化鈦 10% 四針狀氧化鋅晶須 5% 助劑 1% 硅烷偶聯(lián)劑 5% 阻燃劑 2% ; 其中，聚酰胺的粘度為4Pa.s;所述阻燃劑為微膠囊化紅磷。
[0021] 本發(fā)明提出的一種所述聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料的制備方法，包括如下步驟： 51、 將聚酰胺和聚苯胺混合均勻，然后在45°C下干燥lh，加入剩余的原料后分散2h得 到混合物； 52、 將混合物加入高低溫設(shè)備共混30min，其中共混溫度為200°C，破碎后得到散熱母 料； 53、 將母料加入雙螺桿擠出機進行熔融、剪切、共混、壓縮、混煉、抽真空、牽引、冷卻、切 粒得到聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，其中所述雙螺桿擠出機的料筒后部的溫度為240°C、 料筒中部的溫度為270°C、料筒前部的溫度為270°C、噴嘴溫度為280°C;螺桿轉(zhuǎn)速為300r/ min;喂料器轉(zhuǎn)速為150r/min。
[0022] 實施例3 本發(fā)明提出的一種聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，其原料按重量百分比包括： 聚酰胺 42% 碳化硅 14% 聚苯胺 10% 石墨 10% 氧化石墨烯 8% 凹凸棒土 5% 納米二氧化鈦 7% 助劑 1% 硅烷偶聯(lián)劑 1% 阻燃劑 2% ; 其中，所述聚酰胺的粘度為4. 6Pa.s;所述阻燃劑為硼酸鋅、十溴二苯乙烷、微膠囊化 紅磷、氧化鋁按1:4:3:2重量份之比的組合； 本發(fā)明提出的一種所述聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料的制備方法，包括如下步驟： 51、 將聚酰胺和聚苯胺混合均勻，然后在4 0 °C下干燥1. 7h，加入剩余的原料后分散 1. 6h得到混合物； 52、 將混合物加入高低溫設(shè)備共混38min，其中共混溫度為195°C，破碎后得到散熱母 料； 53、 將母料加入雙螺桿擠出機進行熔融、剪切、共混、壓縮、混煉、抽真空、牽引、冷卻、切 粒得到聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，其中所述雙螺桿擠出機的料筒后部的溫度為236°C、 料筒中部的溫度為268°C、料筒前部的溫度為267°C、噴嘴溫度為286°C;螺桿轉(zhuǎn)速為266r/ min;喂料器轉(zhuǎn)速為180r/min。
[0023] 實施例4 本發(fā)明提出的一種聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，其原料按重量百分比包括： 聚酰胺 51% 碳化娃 11% 聚苯胺 8% 硫酸鋇晶須 18% 助劑 2% 硅烷偶聯(lián)劑 3% 阻燃劑 7% ; 本發(fā)明提出的一種所述聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料的制備方法，包括如下步驟： 51、 將聚酰胺和聚苯胺混合均勻，然后在3 7 °C下干燥1. 9h，加入剩余的原料后分散 1. 2h得到混合物； 52、 將混合物加入高低溫設(shè)備共混39min，其中共混溫度為186°C，破碎后得到散熱母 料； 53、 將母料加入雙螺桿擠出機進行熔融、剪切、共混、壓縮、混煉、抽真空、牽引、冷卻、切 粒得到聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，其中所述雙螺桿擠出機的料筒后部的溫度為222°C、 料筒中部的溫度為259°C、料筒前部的溫度為267°C、噴嘴溫度為288°C;螺桿轉(zhuǎn)速為235r/ min;喂料器轉(zhuǎn)速為187r/min。
[0024] 實施例5 本發(fā)明提出的一種聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，其原料按重量百分比包括： 聚酰胺 48% 碳化娃 18% 聚苯胺 10% 氧化石墨烯 20% 助劑 1% 硅烷偶聯(lián)劑 1% 阻燃劑 2% ; 本發(fā)明提出的一種所述聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料的制備方法，包括如下步驟： 51、 將聚酰胺和聚苯胺混合均勻，然后在4 3 °C下干燥1. 3h，加入剩余的原料后分散 1. 7h得到混合物； 52、 將混合物加入高低溫設(shè)備共混32min，其中共混溫度為195°C，破碎后得到散熱母 料； 53、 將母料加入雙螺桿擠出機進行熔融、剪切、共混、壓縮、混煉、抽真空、牽引、冷卻、切 粒得到聚酰胺復(fù)合碳化硅散熱材料，其中所述雙螺桿擠出機的料筒后部的溫度為233°