CN105602241B - 一种纳米导电导热复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种纳米导电导热复合材料及其制备方法，其特征在于：包括以下质量份数的原料：70‑90份的尼龙6、5‑20份的尼龙6母粒、1‑5份增韧剂、0.1‑0.4份的抗氧剂、0‑5份的润滑剂。本发明制备的复合材料具有优异的性能。对环境无污染，符合欧盟ROHs指令。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米导电导热复合材料及其制备方法。
背景技术
塑料工业是20世纪以来的一个朝阳行业，主要在于应用范围广，容易多次重复使用而被人民接受。
尼龙是聚酰胺的统称，是五大通用工程塑料中产量最大、品种最多、应用最广、综合性能最优良的挤出树脂。在聚酰胺树脂中，尼龙6和尼龙66的产量与消耗量最大，约占总聚酰胺的90％左右，尼龙主要在力学、化学、热学性能等方面有突出的特点。
近年来，导热导电复合材料逐渐被开发，但是价格高昂、加工比较困难，所以采用新的材料已经迫在眉睫，随着石墨烯的性能逐渐显现，其耐热导电性能也被多数材料利用，但是由于纳米材料的容易团聚，在材料中挤塑很难显示出纳米特性。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种纳米导电导热复合材料，包括以下质量份数的原料：
优选的，尼龙6母粒为石墨烯母粒。
优选的，石墨烯母粒由以下组分组成：尼龙695-98份，石墨烯2-3份。
优选的，石墨烯母粒由以下方法制备：(1)、将石墨加入到强氧化硅烷的溶液中，加热，搅拌至均匀成液体，搅拌速度可以为400-600RPM；(2)、将溶液通过加速至50-100m/s，其中可以通过高压加速；(3)、由步骤(2)获得的高速液体进入高速超声雾状切粒对撞设备；(4)、由步骤3射出的乳液进入到己内酰胺的乳液中，搅拌，加入催化剂，加压合成即得。
优选的，本发明还可包括偶联剂，具体可为铝酸酯和/或钛酸酯。
优选的，所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂或亚磷酸酯抗氧剂。
优选的，所述的抗氧剂为B215、B225和B900中的一种或多种的混合物。
本发明中石墨烯制造采用以下方式：1、将石墨加入到强氧化硅烷的溶液中，加热，高速搅拌，至均匀成液体；2、将溶液通过高压加速至50-100m/s；3、由步骤2获得的高速液体进入高速超声雾状切粒对撞设备，制造出胶状纳米溶液。
本发明中石墨烯母粒可由如下方式制备：1、在高压釜中加入已内酰胺、催化剂、上述胶状纳米溶液；2、加热、加压、搅拌，待形成长链聚合物，挤出形成颗粒。
优选的，所述的增韧剂为乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中的一种或多种的混合物。
所述的受阻酚抗氧剂可为1076、168、264和1010中的一种或多种。
所述的润滑剂为EBS、硬脂酸镁、硬脂酸钙、PE蜡和硅酮粉中的一种或多种。
一种纳米导电导热复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)、混合：将尼龙6、尼龙6母粒、增韧剂、抗氧剂、润滑剂在搅拌机中混合均匀，放入主喂料口；(2)、通过双螺杆挤塑成型即可。
优选的，所述双螺杆为平行双螺杆。
优选的，所述的双螺杆长径比为48：1。
优选的，所述的双螺杆加工温度为215-245℃。
优选的，尼龙6母粒为石墨烯母粒。
本发明还提供一种石墨烯母粒的制备方法，包括以下步骤：(1)、将石墨加入到强氧化硅烷的溶液中，加热，搅拌至均匀成液体；(2)、将溶液通过高压加速至50-100m/s；(3)、由步骤(2)获得的高速液体进入高速超声雾状切粒对撞设备；(4)、由步骤3射出的乳液进入到己内酰胺的乳液中，搅拌，加入催化剂，加压合成即得。
优选的，所述催化剂为碱性催化剂。
优选的，所述碱性催化剂为氢氧化钠或己内酰胺钠。
本发明的有益效果是：本发明制备的复合材料具有优异的性能。解决了石墨烯的团聚，同时给出了一种纳米石墨烯的工业制备方法。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：
实施例1：
一种纳米导电导热复合材料及其制备，其配方组成如下表：
表1：一种纳米导电导热复合材料及其制备的配方组成
实施例2：
表2：一种纳米导电导热复合材料及其制备的配方组成
| 原料 | 质量份 |
| PA6 | 85 |
| 石墨烯母粒 | 10 |
| 乙烯-丙烯酸甲酯共聚物 | 5 |
| 抗氧剂1010 | 0.1 |
| 抗氧剂1076 | 0.1 |
| 硬脂酸钙 | 0.3 |
对比例1：
表3：一种纳米导电导热复合材料及其制备配方组成
| 原料 | 质量份 |
| PA6 | 94 |
| 石墨烯 | 1 |
| 乙烯-丙烯酸甲酯共聚物 | 5 |
| 抗氧剂1010 | 0.1 |
| 抗氧剂1076 | 0.1 |
| 硬脂酸钙 | 0.3 |
对比例2：
表4：一种纳米导电导热复合材料及其制备配方组成
本发明的实施例的配方可通过常规技术成型例如利用双螺杆挤出机熔融挤出成型，熔融挤出的温度为210-245℃，螺杆转速：380～420转/min，螺杆长径比为48:1。
将例1-4制备的复合材料进行性能测试，所得的测试结果见下表：
表5：实施例所得复合材料的性能
| 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | 对比例2 | |
| 拉伸强度(Mpa) | 45 | 47 | 43 | 44 |
| 缺口冲击强度(kJ/㎡) | 6.5 | 6 | 4.8 | 4.3 |
| 弯曲强度(Mpa) | 90 | 96 | 86 | 89 |
| 电导率(S.CM-1) | 56 | 73 | 4 | 11 |
| 热导率(W..M-1.K-1) | 4.1 | 5.6 | 1.2 | 1.6 |
Claims (7)
1.一种纳米导电导热复合材料，其特征在于，由以下质量份数的原料组成：
所述尼龙6母粒为石墨烯母粒；所述石墨烯母粒由以下方法制备：(1)、将石墨加入到强氧化硅烷的溶液中，加热，搅拌至均匀成液体；(2)、将溶液加速至50-100m/s；(3)、由步骤(2)获得的高速液体进入高速超声雾状切粒对撞设备，制得石墨烯；(4)、将步骤3射出的乳液加入己内酰胺的乳液中，搅拌，加入催化剂，加压合成即得石墨烯母粒。
2.根据权利要求1所述的纳米导电导热复合材料，其特征在于：石墨烯母粒由以下组分组成：尼龙6 95-98份，石墨烯2-3份。
3.根据权利要求1所述的纳米导电导热复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂或亚磷酸酯抗氧剂。
4.根据权利要求1所述的纳米导电导热复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为B215、B225和B900中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求3所述的纳米导电导热复合材料，其特征在于：所述的受阻酚抗氧剂为1076、168、264和1010中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的纳米导电导热复合材料，其特征在于：所述的增韧剂为乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中的一种或多种的混合物。
7.根据权利要求1所述的纳米导电导热复合材料，所述的润滑剂为EBS、硬脂酸镁、硬脂酸钙、PE蜡和硅酮粉中的一种或多种。
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2016
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