CN113061246A - 一种高流动导热尼龙6母粒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高流动导热尼龙6母粒的制备方法，本发明所述高流动导热尼龙6母粒的制备方法包括：（1）导热填料预处理；（2）反应挤出己内酰胺阴离子开环聚合。本发明制备高流动导热尼龙6母粒的方法简单，制备的尼龙6母粒具有高流动、导热及在聚合物基体中易均匀分散的特点。

Description

一种高流动导热尼龙6母粒的制备方法
技术领域
本发明属于聚合物母粒制备领域，尤其涉及一种高流动导热尼龙6母粒的反应挤出制备方法。
背景技术
尼龙6具有性质稳定、韧性好、自润滑、耐磨和耐药性等优异的性能，已获得广泛应用。但是，作为一种聚合物材料，尼龙6导热系数远远不及金属、陶瓷等无机材料。通过添加导热填料制备的导热尼龙6不仅具有金属和陶瓷的热传递性能，同时还保留了聚合物在设计、性能和成本方面的优点，具有散热均匀、重量轻、成型加工方便、热膨胀系数低、成型收缩率低、工作温度低和提高设计自由度特点。中国专利申请号201910566309.3X公开了一种绝缘高强纳米复合材料及其制备方法，可应用于汽车、计算机、LED等散热领域。但是以普通尼龙6位基体制备的母粒在后期的使用过程中，较高的无机填料填充比例和较小的填料粒径特征将导致母粒加工流动性差，进一步使其中填料在树脂载体中分散困难。
发明内容
发明目的：为了克服当前导热尼龙6母粒存在的不足，本发明提供一种高流动导热尼龙6母粒的反应挤出制备方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的本发明采用以下技术方案，该方案包括以下工艺步骤：
(1)导热填料氮化硼的预处理：将羟基化氮化硼置于列克纳胶中，氮气保护下，室温下搅拌反应1小时后，过滤取出其中的固体物质，并使用甲苯充分洗涤、干燥后既得预处理后的导热氮化硼；
(2)将步骤(1)中预处理后的氮化硼加入经减压蒸馏去除水分的己内酰胺熔体中，分散混合均匀后经恒温液体加料罐中；
(3)开启经过预热的双螺杆挤出机，将步骤(2)恒温液体加料罐中的熔体混合物以5～10kg/h的速度经挤出机的进料口加入挤出机中，同时在挤出机的侧喂料口通过熔体泵以50～500g/h的速度加入含有10wt％己内酰胺钠的己内酰胺熔体，进行反应挤出制备高流动导热尼龙6母粒。
进一步地，具体地所述步骤(1)中羟基化氮化硼根据文献(刘亚辉，六方氮化硼的表面功能化及其聚乙烯醇复合薄膜的制备，硕士论文，吉林大学，2017)中方法制备。
进一步地，所述步骤(2)中己内酰胺熔体的温度为80～180℃。所述恒温液体加料罐的温度为80～180℃。
进一步地，所述步骤(2)中异氰酸酯化氮化硼与己内酰胺熔体的添加量比值为(1～2):5。
进一步地，所述步骤(3)中挤出机螺杆转速为50～300rmp，挤出机螺杆直径为20mm,长径比为40～60，喂料速度为5～15kg/h；挤出机各区温度设定范围为50～280℃，机头温度范围为100～260℃。
有益效果：本发明使用多官能团异氰酸酯为接枝改性剂，首先在羟基化氮化硼表面接枝能参与己内酰胺阴离子聚合反应的多异氰酸酯官能团，得到反应性氮化硼；反应性氮化硼在挤出机中引发己内酰胺阴离子聚合反应，从而在氮化硼表面原位接枝生长尼龙6分子链，由于列克纳胶中所含有的异氰酸酯为三官能团异氰酸酯--对三异氰酸三苯基甲烷,多官能团异氰酸酯接枝改性羟基化氮化硼时，异氰酸酯官能团的数量远远大于羟基的数量，因此接枝改性后羟基化氮化硼表面的羟基转变为支化的异氰酸酯基，从而在阴离子聚合反应过程中，羟基化氮化硼表面原位生成了支化尼龙6分子链，氮化硼表面生成的支化尼龙6分子链不仅大大提高了氮化硼与尼龙6基体之间的界面相容性，而且相较于普通线型尼龙6分子链，支化的尼龙6具有更好的加工流动性，因此在大大提高了尼龙6母粒的加工流动性的同时，保证了尼龙6母料的导热率。
具体实施方式
下面具体实施方式对本发明作更进一步的说明。
实施例1
一种高流动导热尼龙6母粒的制备方法，按如下方法制备完成：
称取500g羟基化氮化硼，加入5000g的列克纳胶中，氮气保护下，搅拌反应1小时后，过滤取出其中的固体物质，并用甲苯充分洗涤、干燥，得到异氰酸酯功能化的氮化硼。
将所制备的异氰酸酯功能化的氮化硼称取500g加入2500g经减压蒸馏去除水分的己内酰胺熔体，搅拌混合均匀后，储存于恒温液体加料罐中即得混合熔体。开启经过预热的双螺杆挤出机,该挤出机螺杆直径20mm，长径比40，加料口至计量段的温度由50℃依次升高至120℃，机头温度为：100℃，将挤出机螺杆转速设定为50rpm。打开液体加料罐的出料阀门，调节流量，使其中的混合熔体以5kg/h流量进入挤出机加料口，同时使用计量泵以50g/h的速度在挤出机侧喂料口加入含10wt％己内酰胺钠的己内酰胺熔体，开始反应挤出。挤出物经水冷却、造粒后所得产物即为高流动导热尼龙6母粒。
实施例2
一种高流动导热尼龙6母粒的制备方法，按如下方法制备完成：
称取500g羟基化氮化硼，加入5000g的列克纳胶中，氮气保护下，搅拌反应1小时后，过滤取出其中的固体物质，并用甲苯充分洗涤、干燥，得到异氰酸酯功能化的氮化硼。
将所制备的异氰酸酯功能化的氮化硼称取750g加入2500g经减压蒸馏去除水分的己内酰胺熔体，搅拌混合均匀后，储存于恒温液体加料罐中即得混合熔体。开启经过预热的双螺杆挤出机,该挤出机螺杆直径20mm，长径比40，加料口至计量段的温度由50℃依次升高至120℃，机头温度为：100℃，将挤出机螺杆转速设定为50rpm。打开液体加料罐的出料阀门，调节流量，使其中的混合熔体以5kg/h流量进入挤出机加料口，同时使用计量泵以50g/h的速度在挤出机侧喂料口加入含10wt％己内酰胺钠的己内酰胺熔体，开始反应挤出。挤出物经水冷却、造粒后所得产物即为高流动导热尼龙6母粒。
实施例3
一种高流动导热尼龙6母粒的制备方法，按如下方法制备完成：
称取500g羟基化氮化硼，加入5000g的列克纳胶中，氮气保护下，搅拌反应1小时后，过滤取出其中的固体物质，并用甲苯充分洗涤、干燥，得到异氰酸酯功能化的氮化硼。
将所制备的异氰酸酯功能化的氮化硼称取1000g加入2500g经减压蒸馏去除水分的己内酰胺熔体，搅拌混合均匀后，储存于恒温液体加料罐中即得混合熔体。开启经过预热的双螺杆挤出机,该挤出机螺杆直径20mm，长径比40，加料口至计量段的温度由50℃依次升高至120℃，机头温度为：100℃，将挤出机螺杆转速设定为50rpm。打开液体加料罐的出料阀门，调节流量，使其中的混合熔体以5kg/h流量进入挤出机加料口，同时使用计量泵以50g/h的速度在挤出机侧喂料口加入含10wt％己内酰胺钠的己内酰胺熔体，开始反应挤出。挤出物经水冷却、造粒后所得产物即为高流动导热尼龙6母粒。
实施例4
一种高流动导热尼龙6母粒的制备方法，按如下方法制备完成：
称取500g羟基化氮化硼，加入5000g的列克纳胶中，氮气保护下，搅拌反应1小时后，过滤取出其中的固体物质，并用甲苯充分洗涤、干燥，得到异氰酸酯功能化的氮化硼。
将所制备的异氰酸酯功能化的氮化硼称取500g加入2500g经减压蒸馏去除水分的己内酰胺熔体，搅拌混合均匀后，储存于恒温液体加料罐中即得混合熔体。开启经过预热的双螺杆挤出机,该挤出机螺杆直径20mm，长径比40，加料口至计量段的温度由50℃依次升高至120℃，机头温度为：100℃，将挤出机螺杆转速设定为50rpm。打开液体加料罐的出料阀门，调节流量，使其中的混合熔体以5kg/h流量进入挤出机加料口，同时使用计量泵以50g/h的速度在挤出机侧喂料口加入含10wt％己内酰胺钠的己内酰胺熔体，开始反应挤出。挤出物经水冷却、造粒后所得产物即为高流动导热尼龙6母粒。
实施例5
一种高流动导热尼龙6母粒的制备方法，按如下方法制备完成：
称取500g羟基化氮化硼，加入5000g的列克纳胶中，氮气保护下，搅拌反应1小时后，过滤取出其中的固体物质，并用甲苯充分洗涤、干燥，得到异氰酸酯功能化的氮化硼。
将所制备的异氰酸酯功能化的氮化硼称取750g加入2500g经减压蒸馏去除水分的己内酰胺熔体，搅拌混合均匀后，储存于恒温液体加料罐中即得混合熔体。开启经过预热的双螺杆挤出机,该挤出机螺杆直径20mm，长径比40，加料口至计量段的温度由50℃依次升高至120℃，机头温度为：100℃，将挤出机螺杆转速设定为50rpm。打开液体加料罐的出料阀门，调节流量，使其中的混合熔体以5kg/h流量进入挤出机加料口，同时使用计量泵以50g/h的速度在挤出机侧喂料口加入含10wt％己内酰胺钠的己内酰胺熔体，开始反应挤出。挤出物经水冷却、造粒后所得产物即为高流动导热尼龙6母粒。
实施例1～5的样品进行熔融指数测试，测试条件为250℃，2.16Kg，照国家标准GB/T3682-2000进行测试。导热率按ASTM E1461标准测试。
Figure BDA0002995484600000041
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高流动导热尼龙6母粒的制备方法，其特征在于：其制备方法包括以下工艺步骤：
导热填料氮化硼的预处理：将羟基化氮化硼置于列克纳胶中，氮气保护下，室温搅拌反应后，使用甲苯洗涤过滤所得固体物质，既得异氰酸酯化氮化硼；
将步骤（1）中预处理后的异氰酸酯化氮化硼加入经减压蒸馏去除水分的己内酰胺熔体中，分散混合均匀后经恒温液体加料罐中得到熔体混合物；
开启经过预热的双螺杆挤出机，将步骤（2）恒温液体加料罐中的熔体混合物以5~10kg/h的速度经挤出机的进料口加入挤出机中，同时在挤出机的侧喂料口通过计量泵以50～500g/h的速度加入含有10wt%己内酰胺钠的己内酰胺熔体，进行反应挤出制备高流动导热尼龙6母粒。
2.根据权利要求1所述的一种高流动导热尼龙6母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中己内酰胺熔体的温度为80~180℃。
3.根据权利要求1所述的一种高流动导热尼龙6母粒的制备方法，其特征在于：所述恒温液体加料罐的温度为80~180℃。
4.根据权利要求1所述的一种高流动导热尼龙6母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中异氰酸酯化氮化硼与己内酰胺熔体的添加量比值为（1~2）:5。
5.根据权利要求1所述的一种高流动导热尼龙6母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中挤出机螺杆转速为50～300rmp，挤出机螺杆直径为20mm,长径比为40～60；挤出机各区温度设定范围为50～280℃，机头温度范围为100～260℃。
6.根据权利要求5所述的一种高流动导热尼龙6母粒的制备方法，其特征在于：所述羟基化氮化硼置于其重量的10倍或者以上的列克纳胶。
7.根据权利要求1所述的一种高流动导热尼龙6母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中的室温搅拌反应时间为1小时以上。
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