[发明专利]一种尼龙/石墨导热塑料及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料的制备方法，具体地涉及一种尼龙/石墨导热塑料的制备方法。

背景技术

随着电子和电器设备的轻薄化、精巧化以及多功能化发展，对散热器的功能和性能提出了更多的要求。导热塑料因其具有(1)金属和陶瓷的热传递性能；(2)普通塑料在设计、性能和成本等方面优点，因此在制备散热材料越来越受到市场的重视。导热塑料是将高导热性增强材料添加在工程塑料或通用塑料中复合而成。

尼龙是一种常见的工程塑料，广泛应用于电子电气、家用电器、机电工业、汽车电器等领域。采用石墨填充尼龙制得的低成本、导热效果佳的导热塑料，是取代散热器常用金属如铝材的主流替代材料之一。但是现有的石墨填充尼龙制得的导热塑料，其石墨填充量比较低，无法更好地改善导热塑料的导热性能。

通常尼龙/石墨导热塑料采用熔融共混法制备，当石墨填充量较低，制得的导热塑料的热导率也较低；当石墨填充量较高时，由于尼龙熔体粘度较高，石墨粉体质轻，石墨高量填充困难，分散不均，难以制备高导热尼龙/石墨塑料，限制了其广泛使用。

目前，工业上一般采用普通螺杆挤出机熔融共混法，来连续地制备尼龙/石墨导热塑料。石墨填充量通常只能达到30重量份，更高的石墨填充量会导致石墨分散不均，难以提高制得的导热塑料的导热性能。要实现直接将尼龙与高填充量(如高于50重量份石墨/100重量份的内酰胺单体)的石墨熔融共混，是非常困难的。虽然采用某些特殊仪器(如采用特殊结构的螺杆挤出机)，但效果仍然难以令人满意。此外，采用特殊的螺杆挤出机操作复杂，且价格十分昂贵，必然增加工业化生产的经济成本。

因此，迫切需要开发一种制备高导热塑料的方法。

发明内容

本发明目的是提供一种导热塑料的制备方法。

本发明另一个目的是提供一种高导热塑料。

本发明另一个目的是提供一种制品。

本发明第一方面提供了一种尼龙/石墨导热塑料的制备方法，包括步骤：

(i)提供一混合物，所述混合物含有石墨粉末和任选的导热辅助填料的混合物；

(ii)在反应体系中，在步骤(i)的混合物存在下，对内酰胺单体进行开环聚合反应，从而形成尼龙/石墨导热塑料，其中，相对于100重量份的用于形成尼龙的内酰胺单体而言，所述石墨的重量份为2-70。

在另一优选例中，所述的制备方法是连续式生产。

在另一优选例中，所述的步骤(ii)是在反应型螺杆挤出机连续进行，或在反应釜中连续进行。

在另一优选例中，所述尼龙/石墨导热塑料中，相对于100重量份的用于形成尼龙的内酰胺单体而言，所述石墨的重量份为50-65；更佳地石墨的重量份为50-60。

在另一优选例中，石墨的平均粒径为5～50μm。

在另一优选例中，所述内酰胺单体选自下组：己内酰胺、庚内酰胺、辛内酰胺、十二内酰胺、或其组合。

在另一优选例中，所述内酰胺单体选自下组：己内酰胺、十二内酰胺、或其组合。

在另一优选例中，所述步骤(i)的混合物中，相对于100重量份的用于形成尼龙的内酰胺单体而言，石墨和导热辅助填料的总重量份小于或等于70。

在另一优选例中，所述步骤(i)的混合物中还含有非导热的辅助填料。

在另一优选例中，所述导热辅助填料选自下组：金属粉末、金属氧化物粉末、金属氮化物粉末、金属碳化物粉末、或炭类填料；

在另一优选例中，所述炭类填料选自下组：炭黑、碳纤维、碳纳米管、或其组合；

所述金属粉末选自下组：Ni粉、Sn粉、Cu粉、Al粉、或其组合；

所述金属氧化物粉末选自下组：MgO粉、BeO粉、或其组合；

所述金属碳化物粉末为碳化硅(SiC)粉；

所述金属氮化物粉末为氮化铝(AlN)粉。

在另一优选例中，在所述反应体系中还存在引发剂，其中，所述引发剂选自下组：碱金属或/和内酰胺单体的碱金属盐。

在另一优选例中，所述碱金属或内酰胺单体的碱金属盐选自下组：氢氧化钠、氢化钠、己内酰胺钠、或己内酰胺溴化镁。

在另一优选例中，在所述反应体系中还存在活化剂，其中，所述活化剂选自下组：酰化内酰胺、异氰酸酯、酰氯或酸酐。

在另一优选例中，所述酰化内酰胺选自下组：六亚甲基-1，6-双甲酰己内酰胺(HDCL)、甲苯-2，4-二氨基甲酰己内酰胺(TDCL)、或N-乙酰己内酰胺；