CN105504793A - 一种无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃高导热绝缘材料及其制备方法，所述材料由尼龙树脂、改性氧化铝、氧化锌、氢氧化镁、增韧剂、无卤阻燃剂、硬脂酸锌、抗氧剂和偶联剂制成。导热系数达到1.5-2W/m·K，阻燃性能达到V-0级、绝缘性能通过欧盟安规测试（≥3750V），加工性能优良且生产成本低廉，适用于LED灯散热系统以取代铸铝制外壳，也可用于其他需要阻燃导热的电子产品。

Description

一种无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料。

背景技术

目前，市场上大多数电子电器的散热材料多采用铝或铝合金材料，金属传导到金属制品表面的热量的速度，比不上空气对流从表面移除热量的速度，那么金属的热导率就不能被有效地运用起来。不仅笨重而且散热效果不佳。同时还存在绝缘性差的问题，达不到欧美的安全标准。

导热绝缘塑料是近年来国家重点发展和节约能源的关键性领域。散热的应用成为热塑性塑料研究的最新领域，热塑性塑料本为绝热材料，现已替代金属成为了良好的导热散热材料。直至近年，才得到这样的研究进展。对于许多共混物的研究者而言，通过塑料改性来改进塑料的导热率是一个充满机会的新兴领域。导热复合高分子材料不仅是一种对金属的暂时替代物，导热复合高分子为热应用开辟了更为宽广的发展新机会。用新一代材料模塑的部件可以在一些应用领域中替代金属和陶瓷，同时绝缘塑料则可以应用到其他领域。如，国防军工、航天航空及民用的微电子、高低压电器、照明设备、风光互补、智能手机、电脑、PCB板、通讯设备和器材、火车、汽车、取暖散热系统和在防腐蚀环境及安规使用的工业产品和设备等领域。

发明内容

本发明目针对现有金属材料的缺陷提供一种导热性好、绝缘性良好的环保阻燃塑料，可以满足一般电子电器散热要求，价格低廉、具有很高的使用价值。

本发明的目的在于提供一种无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料。

本发明的另一目的在于提供一种无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料，该材料由以下质量份数的成分制成：30-35份高流动PA6，5-20份改性氧化铝，10-20份氧化锌，15-35份氢氧化镁，5-10份无卤阻燃剂，1-3份硬脂酸锌，1-5份增韧剂，0.5-1份抗氧剂，0.5-1份偶联剂。

进一步的，上述高流动PA6的拉伸强度在65Mpa以上，熔融指数不小于80g/10min。

进一步的，上述改性氧化铝为经铝酸酯偶联处理过的氧化铝。

进一步的，上述改性氧化铝的粒径为10-20μm。

进一步的，上述氧化锌粒径为10-50μm。

进一步的，上述氢氧化镁粒径为10-50μm。

进一步的，上述无卤阻燃剂为次磷酸盐阻燃剂，二乙基含量≥92%。

进一步的，上述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物。

进一步的，上述偶联剂为硅烷偶联剂。

一种无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：

1）按上述所述的配方称取各种原料，

2）将高流动PA6树脂于80-90℃的温度下干燥2-3小吋，然后与其他所有原料混合均匀；

3）将混好的原料置于挤出机的下料斗中，经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，即可获得超高导热尼龙。

本发明的有益效果是：

1）本发明通过复配无机氧化物及无卤阻燃剂等提高尼龙的阻燃性能及导热性能，制备出具有高导热功效及环保阻燃级别的灯座塑料，满足在LED照明灯具、电器元件等电器的使用要求。

2）本发明制备的无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料导热系数达到1.5-2W/m·K，阻燃性能达到V-0级、绝缘性能通过欧盟安规测试（≥3750V），加工性能优良且生产成本低廉，适用于LED灯散热系统以取代铸铝制外壳，也可用于其他需要阻燃导热的电子产品。

具体实施方式

一种无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料，该材料由以下质量份数的成分制成：30-35份高流动PA6，5-20份改性氧化铝，10-20份氧化锌，15-35份氢氧化镁，5-10份无卤阻燃剂，1-3份硬脂酸锌，1-5份增韧剂，0.5-1份抗氧剂，0.5-1份偶联剂。

优选的，上述高流动PA6的拉伸强度在65Mpa以上，熔融指数不小于80g/10min。

优选的，上述高流动PA6为巴陵石化YH-800。

优选的，上述改性氧化铝为经铝酸酯偶联处理过的氧化铝。

优选的，上述改性氧化铝的粒径为10-20μm。

优选的，上述氧化锌粒径为10-50μm。

优选的，上述氢氧化镁粒径为10-50μm。

优选的，上述无卤阻燃剂为次磷酸盐阻燃剂，二乙基含量≥92%。

优选的，上述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物。

优选的，上述乙烯-辛烯共聚物为POE-GMA-MAH三元共聚物。

优选的，上述乙烯-辛烯共聚物为沈阳科通KT-915。

优选的，上述抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺。

优选的，上述偶联剂为硅烷偶联剂。

优选的，上述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。

一种无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：

1）按上述所述的配方称取各种原料，

2）将高流动PA6树脂于80-90℃的温度下干燥2-3小吋，然后与其他所有原料混合均匀；

3）将混好的原料置于挤出机的下料斗中，经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，即可获得超高导热尼龙。

优选的，上述双螺杆挤出机熔融挤出造粒的工艺参数为：一区温度190-195℃，二区温度215-220℃，三区温度220-230℃，四区温度220-225℃，五区温度210-215℃，六区温度205-210℃，七区温度210-215℃，八区温度210-215℃，九区温度220-225℃，模头温度220-225℃。主机的转速为240-260r/min，喂料的转速为65-75r/min。

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但并不局限于此。

以下所有实施例所用组分如下所述：

组分一高流动PA6树脂，拉伸强度为65Mpa以上，熔融指数≥80g/10min，选用巴陵石化YH-800；

组分二为改性氧化铝，选用国产氧化铝，粒径10-20μm，表面经铝酸酯偶联处理过；

组分三为氧化锌，粒径10-50μm；

组分四氢氧化镁，粒径10-50μm；

组分五为无卤阻燃剂，国产次磷酸盐阻燃剂，二乙基含量≥92%；

组分六为硬脂酸锌；

组分七为乙烯-辛烯共聚物(POE)，为POE-GMA-MAH三元共聚物，选用沈阳科通KT-915；

组分八为抗氧化剂1098，即N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺；

组分九为偶联剂，硅烷偶联剂KH550，国产。

实施例1一种无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料的制备方法

1）称取以下质量份数的原料：高流动PA6树脂36份；改性氧化铝25份；氢氧化镁15份；氧化锌10份；无卤阻燃剂8份；硬脂酸锌1.5；抗氧剂10980.2份，KH-5500.3份；POE增韧剂4份。

2）将高流动PA树脂放在鼓风干燥机中于80-90℃的温度下干燥2-3小吋，然后与其他所有原料一起放入高混机中混合3分钟，混合均匀。

3）将混好的原料置于挤出机的下料斗中，经双螺杆挤出机熔融挤出，造料，即得无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料；

其中双螺杆挤出机熔融挤出造料的工艺参数为：一区温度190-195℃，二区温度215-220℃，三区温度220-230℃，四区温度220-225℃，五区温度210-215℃，六区温度205-210℃，七区温度210-215℃，八区温度210-215℃，九区温度220-225℃，模头温度220-225℃。主机：250r/min，喂料：70r/min。开启下料斗搅拌装置。

实施例2一种无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料的制备方法

实施例2制备的方法与实施例1的方法相同，除了所用原料的质量份数不同。

本实施例中的各原料的质量份数如下：

高流动PA6树脂35份；改性氧化铝15份；氢氧化镁27份；氧化锌12份；无卤阻燃剂6份；硬脂酸锌1.5；抗氧剂10980.2份，KH-5500.3份；POE增韧剂3份。

实施例3一种无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料的制备方法

实施例3制备的方法与实施例1的方法相同，除了所用原料的质量份数不同。

本实施例中的各原料的质量份数如下：

高流动PA6树脂36份；改性氧化铝15份；氢氧化镁29份；氧化锌9份；无卤阻燃剂6份；硬脂酸锌1.5；抗氧剂10980.2份，KH-5500.3份；POE增韧剂3份。

实施例4一种无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料的制备方法

实施例4制备的方法与实施例1的方法相同，除了所用原料的质量份数不同。

本实施例中的各原料的质量份数如下：

高流动PA6树脂34份；改性氧化铝12份；氢氧化镁33份；氧化锌10份；无卤阻燃剂5份；硬脂酸锌1.5；抗氧剂10980.2份，KH-5500.3份；POE增韧剂4份。

实施例5一种无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料的制备方法

实施例5制备的方法与实施例1的方法相同，除了所用原料的质量份数不同。

本实施例中的各原料的质量份数如下：

高流动PA6树脂32份；改性氧化铝10份；氢氧化镁37份；氧化锌10份；无卤阻燃剂5份；硬脂酸锌1.5；抗氧剂10980.2份，KH-5500.3份；POE增韧剂4份。

实施例6一种无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料的制备方法

实施例6制备的方法与实施例1的方法相同，除了所用原料的质量份数不同。

本实施例中的各原料的质量份数如下：

高流动PA6树脂32份；改性氧化铝8份；氢氧化镁35份；氧化锌15份；无卤阻燃剂5份；硬脂酸锌1.5；抗氧剂10980.2份，KH-5500.3份；POE增韧剂3份。

下面对上述实施例制备的超高导热尼龙作进一步的性能检测。

按下列方法标准测材料力学性能：

将实施例1~6造粒好的树脂置于温度为90-100℃的鼓风干燥箱中干燥2-3小时，在80T注塑机上制样。冷却放置24小时后测试。测试标准为美国标准，测试温度为室温。拉伸强度标准ASTMD638，样条尺寸为57mm*127mm*3.2mm(有效尺寸），拉伸速度为50mm/min；弯曲强度标准：ASTMD790，样条尺寸为127mm*13mm*3.2mm，弯曲速度为2mm/min；悬臂梁冲击标准：ASTMD256，样条尺寸为64mm*12.7mm*3.2mm，缺口剩余宽度为10.12mm；熔融指数标准：ASTMD1238，测试条件为250°C/2.16kg；导热测试标准：ASTMD1461；耐漏电击穿强度：GB/T22689。

表1实施例1-6与市售导热塑料产品性能的对比

由表1中的测试数据可知，本发明制备的无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料导热系数达到1.5-2W/m·K，阻燃性能达到V-0级、绝缘性能通过欧盟安规测试（≥3750V），加工性能优良且生产成本低廉，适用于LED灯散热系统以取代铸铝制外壳，也可用于其他需要阻燃导热的电子产品。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料，其特征在于：该材料由以下质量份数的成分制成：30-35份高流动PA6，5-20份改性氧化铝，10-20份氧化锌，15-35份氢氧化镁，5-10份无卤阻燃剂，1-3份硬脂酸锌，1-5份增韧剂，0.5-1份抗氧剂，0.5-1份偶联剂。

2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述高流动PA6的拉伸强度在65Mpa以上，熔融指数不小于80g/10min。

3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述改性氧化铝为经铝酸酯偶联处理过的氧化铝。

4.根据权利要求1或3所述的材料，其特征在于：所述改性氧化铝的粒径为10-20μm。

5.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述氧化锌粒径为10-50μm。

6.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述氢氧化镁粒径为10-50μm。

7.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述无卤阻燃剂为次磷酸盐阻燃剂，二乙基含量≥92%。

8.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物。

9.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂。

10.一种无卤阻燃高导热绝缘尼龙材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）按权利要求1~9任一所述的配方称取各种原料，

2）将高流动PA6树脂于80-90℃的温度下干燥2-3小吋，然后与其他所有原料混合均匀；

3）将混好的原料置于挤出机的下料斗中，经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，即可获得超高导热尼龙。