一種導熱抗靜電環保阻燃耐高溫尼龍復合材料及制備方法技術

本發明專利技術公開了一種尼龍復合材料，由以下重量份的組分制成：高溫尼龍樹脂100份、碳纖維5-95份、阻燃劑5-55份、輔助阻燃劑1-19份、膨脹石墨1-19份、導熱填料5-35份、抗氧劑0.1-3.5份、潤滑劑0.1-3.5份。本發明專利技術還公開了所述尼龍復合材料的制備方法。本發明專利技術利用同向雙螺桿擠出機，在強剪切和高溫的共同作用下使高溫尼龍樹脂下插入膨脹石墨的片層，膨脹石墨在高溫尼龍樹脂中形成納米級片層分散；膨脹石墨的片層結構和導熱填料的纖維針狀結構相互協同構成相互連接的網格結構，該網格結構與貫穿于復合材料的碳纖維相互連通，形成較好的導電、導熱通路，起到較好的導電、導熱效果。

Thermal conductive antistatic environmental protection flame retardant high temperature nylon composite material and preparation method thereof

The invention discloses a nylon composite material, made from the following components by weight: high temperature nylon resin 100, carbon fiber 5-95, flame retardant 5-55, auxiliary flame retardant 1-19, 1-19 expanded graphite thermal conductive filler, 5-35, antioxidant 0.1-3.5, lubricant 0.1-3.5. The invention also discloses a preparation method of the nylon composite material. Twin-screw extruder according to the invention, the interaction in the strong shear and high temperature under the high temperature nylon resin inserted under the layers of expanded graphite, expanded graphite form nano layers dispersed in high temperature nylon resin; expansion of lamellar structure and conductive filler fiber and graphite needle like structure together to form a grid structure connected, the grid structure with carbon fiber in composite materials through interconnected, forming conductive path better, play better conductive effect.

【技術實現步驟摘要】
一種導熱抗靜電環保阻燃耐高溫尼龍復合材料及制備方法
本專利技術涉及高分子材料
，特別是涉及一種導熱抗靜電環保阻燃耐高溫尼龍復合材料及制備方法。
技術介紹
尼龍樹脂是性能優異、用途廣泛的化工原料，由于具有無毒、質輕、耐磨、耐腐蝕及機械性能好等特性，因此，廣泛應用于機械、汽車、化工、儀表等工業領域中。尼龍樹脂具有很高的表面電阻，在使用中由于摩擦很容易在表面積累電荷，引起靜電放電，產生電火花而引起火災。人們通常通過添加導電填料的方法來改善聚合物的電性能和導熱性能，但是，要賦予尼龍樹脂理想的導電性能和導熱性能需要填充大量的導電填料，會導致復合材料的成型加工性能和力學性能的大幅度下降。近年來，如何解決尼龍樹脂的抗靜電和導熱問題在高分子復合材料領域引起了高度關注。隨著工業技術的發展，對材料的耐高溫性能要求越來越高；為了滿足需要，材料需要既輕又耐溫，具備高強度、尺寸穩定、阻燃等性能。耐高溫尼龍成為較理想的材料之一。耐高溫尼龍的發展使產品微型化、輕量化和動力強勁化成為可能。耐高溫尼龍可為某些部件帶來更高的耐溫性能，或是干脆替代了金屬材料來生產這些部件。碳纖維具有高比強度、高比模量、耐高溫、導電傳熱以及熱膨脹系數小等優點。因此，通過向高溫尼龍樹脂里添加碳纖維可以同時起到導電、導熱和增強的作用。但是，在使用碳纖維作為導電填料時，如需使聚合物具有較好的導電性必須使碳纖維之間相互連接，形成導電通路。所以，碳纖維的加入量較大，會大幅度提高成本。
技術實現思路
針對現有尼龍樹脂存在抗靜電性能、導電性能和耐高溫性能差的問題，本專利技術的目的是提供一種導熱抗靜電環保阻燃耐高溫尼龍復合材料。本專利技術的另一個目的是提供一種所述導熱抗靜電環保阻燃耐高溫尼龍復合材料的制備方法。為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種導熱抗靜電環保阻燃耐高溫尼龍復合材料，由以下重量份的組分制成：高溫尼龍樹脂100份、碳纖維5-95份、阻燃劑5-55份、輔助阻燃劑1-19份、膨脹石墨1-19份、導熱填料5-35份、抗氧劑0.1-3.5份、潤滑劑0.1-3.5份。所述導熱抗靜電環保阻燃耐高溫尼龍復合材料由以下重量份的組分制成：高溫尼龍樹脂100份、碳纖維50-90份、阻燃劑15-45份、輔助阻燃劑5-15份、膨脹石墨5-15份、導熱填料10-30份、抗氧劑0.3-1.3份、潤滑劑0.3-0.7份。所述高溫尼龍樹脂為PA6T、PA9T、PA10T、PA12T、PA13T、PA46、PA4T、PPA中的至少一種；優選PA6T、PA10T、PA46中的至少一種。所述阻燃劑為溴化聚苯乙烯、二乙基次磷酸鋁、三聚氰胺多聚磷酸鹽中的至少一種。所述輔助阻燃劑為硼酸鋅、三氧化二銻、銻酸鈉中的至少一種。所述導熱填料為經過預處理的導熱填料；進一步，所述經過預處理的導熱填料為經過預處理的氧化鋁晶須、鈦酸鉀晶須、碳酸鈣晶須、硼酸鋁晶須、氧化鋅晶須、硫酸鎂晶須、海泡石晶須、硬硅鈣石纖維中的至少一種；優選經過預處理的碳酸鈣晶須、氧化鋅晶須、氧化鋁晶須中的至少一種。所述經過預處理的導熱填料的處理方法包括以下步驟：將導熱填料與水混合，加入SnCl4，調節pH值為堿性，加熱條件下進行反應，反應完全后過濾、干燥、煅燒，然后將煅燒好的導熱填料充分冷卻，加入偶聯劑充分混合，得到所述經過預處理的導熱填料。所述導熱填料、水和SnCl4的質量比為10:30:2。所述調節pH值為9。所述調節pH值所使用的pH調節劑為濃度為0.05mol/L的氫氧化鉀或濃度為0.05mol/L的氨水。所述加熱的溫度為60～80℃，反應的時間為30～60min。所述煅燒的溫度為600～700℃，煅燒的時間為2～5h。所述偶聯劑為KH550偶聯劑。所述偶聯劑的加入量占導熱填料質量百分比為0.1～1％，優選為0.5％。所述抗氧劑為酚類或亞磷酸酯類抗氧劑中的至少一種。所述抗氧劑為抗氧劑1098(N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺)或抗氧劑S-9228(雙(2，4一二叔丁基)季四醇二亞磷酸酯)中的至少一種。所述潤滑劑為脂肪酸鹽類、脂肪酰胺類或褐煤蠟中的至少一種。所述潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯。一種所述導熱抗靜電環保阻燃耐高溫尼龍復合材料的制備方法，包括以下步驟：將干燥的100份高溫尼龍樹脂、5-55份阻燃劑、1-19份輔助阻燃劑、1-19份膨脹石墨、5-35份經過預處理的導熱填料、0.1-3.5份抗氧劑和0.1-3.5份潤滑劑充分混合，混合完全后，通過精密計量的送料裝置，將物料送入同向雙螺桿擠出機中，5-95份碳纖維通過精密計量的側喂料送料裝置進入雙螺桿擠出機，混合物料和碳纖在雙螺桿的剪切、混煉和輸送下充分的熔合，最后經過擠出、拉條、冷卻后，制成粒料得到所述尼龍復合材料。所述雙螺桿擠出機溫度設置為270-340℃，優選為295-325℃。由于采用上述技術方案，本專利技術具有以下優點和有益效果：本專利技術利用同向雙螺桿擠出機，在強剪切和高溫的共同作用下使高溫尼龍樹脂下插入膨脹石墨的片層，膨脹石墨在高溫尼龍樹脂中形成納米級片層分散；膨脹石墨的片層結構和導熱填料的纖維針狀結構相互協同構成相互連接的網格結構，該網格結構與貫穿于復合材料的碳纖維相互連通，形成較好的導電、導熱通路，起到較好的導電、導熱效果，同時降低了碳纖維的用量，而且經碳纖維填充增強后，復合材料的熱變形溫度大大提升，同時阻燃劑和輔助阻燃劑為復合材料提供了良好的阻燃效果。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術作進一步詳細的說明。在通過以下實施例對本專利技術的目的予以闡明、解釋的情形下，所述組合物的組分均以重量份為通用標準予以釋明。在無特別說明的情況下，為簡明起見，本專利技術實施例中所述的“份”與重量份具有相同的意義。在以下通過實施例1-8對本專利技術進一步予以闡明的舉例中，本專利技術實施例中導熱填料的處理方法為：將導熱填料與水混合，加入SnCl4，調節pH值為9，在70℃反應45min；過濾后干燥，然后在650℃煅燒3.5小時，然后將上述煅燒好的導熱填料充分冷卻后，高速混合，加入占導熱填料質量百分比為0.5％的KH550偶聯劑進行充分混合，即得所述經過預處理的導熱填料。其中導熱填料、水和SnCl4的質量配比為10:30:2，所述的pH調節劑為0.05mol/L的氫氧化鉀或0.05mol/L的氨水。在以下通過實施例1-8對本專利技術進一步予以闡明的舉例中，本專利技術實施例中導熱抗靜電環保阻燃耐高溫尼龍復合材料的制備方法為：將干燥的高溫尼龍樹脂、阻燃劑、輔助阻燃劑、膨脹石墨、經過預處理的導熱填料、抗氧劑和潤滑劑按照比例精確稱量，然后加入高速攪拌機中充分混合均勻，混合完全后，通過精密計量的送料裝置，將物料送入同向雙螺桿擠出機中，碳纖維通過精密計量的側喂料送料裝置進入同向雙螺桿擠出機，物料和碳纖在螺桿的剪切、混煉和輸送下充分的熔合，最后經過擠出、拉條、冷卻后，制成粒料，其中雙螺桿擠出機溫度設置為270-340℃，優選295-325℃。實施例1-8的配方如表1所示，均為重量份數。表1表1中所用碳酸鈣晶須、氧化鋁晶須和氧化鋅晶須為經過處理的晶須。實施例1-8所得產品的性能測試結果如表2所示。表2從表2中可以看出，對比例和實施例相比，實施例的導熱填料和膨脹石墨替換成對比本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種尼龍復合材料，其特征在于：由以下重量份的組分制成：高溫尼龍樹脂100份、碳纖維5?95份、阻燃劑5?55份、輔助阻燃劑1?19份、膨脹石墨1?19份、導熱填料5?35份、抗氧劑0.1?3.5份、潤滑劑0.1?3.5份。

【技術特征摘要】
1.一種尼龍復合材料，其特征在于：由以下重量份的組分制成：高溫尼龍樹脂100份、碳纖維5-95份、阻燃劑5-55份、輔助阻燃劑1-19份、膨脹石墨1-19份、導熱填料5-35份、抗氧劑0.1-3.5份、潤滑劑0.1-3.5份。2.根據權利要求1所述的尼龍復合材料，其特征在于：所述尼龍復合材料由以下重量份的組分制成：高溫尼龍樹脂100份、碳纖維50-90份、阻燃劑15-45份、輔助阻燃劑5-15份、膨脹石墨5-15份、導熱填料10-30份、抗氧劑0.3-1.3份、潤滑劑0.3-0.7份。3.根據權利要求1或2所述的尼龍復合材料，其特征在于：所述高溫尼龍樹脂為PA6T、PA9T、PA10T、PA12T、PA13T、PA46、PA4T、PPA中的至少一種；優選PA6T、PA10T、PA46中的至少一種。4.根據權利要求1或2所述的尼龍復合材料，其特征在于：所述阻燃劑為溴化聚苯乙烯、二乙基次磷酸鋁、三聚氰胺多聚磷酸鹽中的至少一種；優選的，所述輔助阻燃劑為硼酸鋅、三氧化二銻、銻酸鈉中的至少一種。5.根據權利要求1或2所述的尼龍復合材料，其特征在于：所述導熱填料為經過預處理的導熱填料；進一步，所述經過預處理的導熱填料為經過預處理的氧化鋁晶須、鈦酸鉀晶須、碳酸鈣晶須、硼酸鋁晶須、氧化鋅晶須、硫酸鎂晶須、海泡石晶須、硬硅鈣石纖維中的至少一種；優選經過預處理的碳酸鈣晶須、氧化鋅晶須、氧化鋁晶須中的至少一種；優選的，所述經過預處理的導熱填料的處理方法包括以下步驟：將導熱填料與水混合，加入SnCl4，調節pH值為堿性，加熱條件下進行反應，反應完全后過濾、干燥、煅燒，然后將煅燒好的導熱填料充分冷卻，加入偶聯劑充分混合，得到所述經過預處理的導...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊桂生，李慶豐，趙冬云，
申請(專利權)人：上海杰事杰新材料集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31