本發(fā)明涉及高分子材料，具體涉及一種導熱級玻纖增強尼龍材料及其制備方法與應用。

背景技術(shù)：

1、尼龍(聚酰胺，pa)作為一種綜合性能優(yōu)異的熱塑性工程塑料，因其高強度、高剛性、耐磨損、耐化學腐蝕等特性，被廣泛應用于汽車、電子電氣、機械制造等領(lǐng)域。然而，普通尼龍材料的導熱系數(shù)較低，在需要快速散熱的場景(如電子器件封裝、led照明散熱、新能源汽車電池模組等)中難以滿足需求。為此，研究者常通過添加玻璃纖維(gf)增強力學性能，并引入導熱填料(如金屬粉末、陶瓷顆粒或碳基材料)以提升導熱性，形成玻纖增強導熱尼龍復合材料。

2、然而，現(xiàn)有技術(shù)中，高導熱填料的添加量需達到較高比例(如30％以上)才能顯著提升導熱系數(shù)，但過量填料會破壞基體連續(xù)性，導致材料機械強度(如拉伸強度、沖擊韌性)大幅下降，同時增加材料密度，影響輕量化需求。導熱填料(如氮化硼、氧化鋁)與尼龍基體及玻纖間的界面結(jié)合力較弱，易發(fā)生團聚，導致導熱網(wǎng)絡(luò)難以形成連續(xù)通路，導熱效率受限；填料與玻纖的分布不均也可能引發(fā)應力集中，加劇材料脆性。部分高導熱填料(如石墨烯、碳納米管)雖能顯著提升導熱性能，但會破壞材料的電絕緣性，限制其在高壓電子器件中的應用。

3、因此，亟需開發(fā)一種兼具高導熱性、優(yōu)異力學性能及電絕緣性的玻纖增強尼龍復合材料，以滿足高端電子、新能源等領(lǐng)域?qū)ι岵牧系膰揽烈蟆?/p>

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于背景技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種導熱級玻纖增強尼龍材料及其制備方法與應用，本發(fā)明的導熱級玻纖增強尼龍材料具有優(yōu)異的導熱性能、良好的力學性能和加工穩(wěn)定性，可滿足電子電器等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅軐岵牧系膽眯枨蟆?/p>

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實施：

3、一種導熱級玻纖增強尼龍材料，包括以下重量份原料：尼龍50-65份，導熱填料10-25份，改性玻纖20-30份，界面相容劑3-5份，潤滑劑0.5-1份，抗氧化劑0.3-0.5份。

4、進一步地，所述導熱填料為基于mof前驅(qū)體制備的aln@bn填料。

5、進一步地，所述基于mof前驅(qū)體制備的aln@bn填料的具體制備步驟為：

6、s11.將氮化硼納米片分散于30％過氧化氫溶液中，80-90℃攪拌2-4h，離心，洗滌至中性，干燥，即得羧基化氮化硼納米片；

7、s12.將al-mof浸入到聚二烯丙基二甲基氯化銨水溶液中，超聲處理5-15min，離心，洗滌，得到聚二烯丙基二甲基氯化銨修飾的al-mof；

8、s13.將聚二烯丙基二甲基氯化銨修飾的al-mof浸入到羧基化氮化硼納米片的分散液中，超聲處理15-30min，離心，洗滌，得到表面吸附氮化硼納米片的al-mof；

9、s14.重復步驟s12和s13兩次，采用溶液置換法干燥，得到表面逐層自組裝的al-mof@bnns；

10、s15.將表面逐層自組裝的al-mof@bnns浸入到葡萄糖溶液中，干燥；隨后轉(zhuǎn)移至管式爐中，在氬氣氣氛下，升溫至600-700℃，保溫2-3h，升溫至1200-1300℃，在nh3/n2氣氛下停留4-5h，降至常溫，即得多孔aln@bn結(jié)構(gòu)填料；

11、s16.將多孔aln@bn結(jié)構(gòu)填料浸入10％氫氧化鈉溶液中蝕刻5s，隨后用3％稀鹽酸中和，去離子水清洗，干燥；隨后浸漬到kh-560乙醇溶液中，超聲分散30-60min，80-100℃反應1-2h，洗滌，干燥；最后浸漬到1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽溶液中，60℃反應2-3h，洗滌，干燥，即得基于mof前驅(qū)體制備的aln@bn填料。

12、進一步地，步驟s12中聚二烯丙基二甲基氯化銨水溶液的濃度為0.1wt％；步驟s13中羧基化氮化硼納米片的分散液的溶度為0.05wt％。

13、進一步地，步驟s15中葡萄糖溶液的濃度為10-20wt％；nh3/n2體積比為1:4。

14、進一步地，步驟s16中kh-560乙醇溶液的濃度為2-3wt％；1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽溶液的濃度為0.5-1.5wt％。

15、進一步地，改性玻纖為硅烷偶聯(lián)劑表面處理過的短切玻纖。

16、進一步地，界面相容劑為馬來酸酐接枝聚酰胺；潤滑劑為硬脂酸鈣；抗氧化劑為受阻酚類抗氧化劑。

17、本發(fā)明還公開了所述導熱級玻纖增強尼龍材料的制備方法，包括以下步驟：

18、s1.制備基于mof前驅(qū)體制備的aln@bn填料；

19、s2.按重量份將尼龍、導熱填料、界面相容劑、潤滑劑、抗氧化劑加入至高混機中充分混勻后，得到混合物料，將混合物料從主加料口加入雙螺桿擠出機中，將改性玻纖從側(cè)加料口加入到雙螺桿擠出機中，將混合物料和改性玻纖再雙螺桿擠出機的螺桿腔內(nèi)混合均勻，加熱熔融混煉，牽引造粒，即得所述導熱級玻纖增強尼龍材料。

20、進一步地，加熱熔融的溫度為230-260℃。

21、本發(fā)明的有益效果：

22、本發(fā)明中采用mof前驅(qū)體制備aln@bn復合填料作為尼龍材料的導熱填料，實現(xiàn)了性能的顯著提升。首先，mof衍生的aln核心完整保留了mof的三維互連孔道結(jié)構(gòu)，形成連續(xù)的熱傳遞通道網(wǎng)絡(luò)，避免了傳統(tǒng)模板法中填料顆粒之間的"熱島"效應，使熱流能夠通過這些互連通道更加高效地傳遞。其次，通過層層自組裝技術(shù)實現(xiàn)的bn對aln的包覆過程中，由于mof轉(zhuǎn)化為aln時與bn形成原位生長的化學結(jié)合界面，與傳統(tǒng)模板法通過物理沉積形成的界面相比，界面熱阻可降低30-50％，顯著提高了復合填料的整體熱傳導效率。此外，bn作為保護層不僅抑制了aln在空氣中被氧化降解，其本身優(yōu)異的導熱性和電絕緣性也進一步增強了填料的綜合性能。在制備工藝中，通過葡萄糖作為碳源在還原氣氛下形成的碳層促進了氮化反應，隨后經(jīng)堿性蝕刻去除碳層后在aln表面形成的多孔結(jié)構(gòu)，有效降低了填料的團聚傾向，改善了其在基體中的分散性。采用硅烷偶聯(lián)劑和離子液體對填料進行表面改性，進一步提高了填料與尼龍基體的界面相容性。最后，在材料配方設(shè)計上采用改性玻纖和導熱填料的復配體系，通過兩種增強體的協(xié)同作用，實現(xiàn)了力學性能和導熱性能的均衡提升。通過上述創(chuàng)新設(shè)計和工藝控制，最終獲得的導熱級玻纖增強尼龍材料在導熱性能、力學性能和加工穩(wěn)定性等方面都表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合性能，可滿足電子電器等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅軐岵牧系膽眯枨蟆?/p>

技術(shù)特征：

1.一種導熱級玻纖增強尼龍材料，其特征在于，包括以下重量份原料：尼龍50-65份，導熱填料10-25份，改性玻纖20-30份，界面相容劑3-5份，潤滑劑0.5-1份，抗氧化劑0.3-0.5份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導熱級玻纖增強尼龍材料，其特征在于，所述導熱填料為基于mof前驅(qū)體制備的aln@bn填料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導熱級玻纖增強尼龍材料，其特征在于，所述基于mof前驅(qū)體制備的aln@bn填料的具體制備步驟為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導熱級玻纖增強尼龍材料，其特征在于，步驟s12中聚二烯丙基二甲基氯化銨水溶液的濃度為0.1wt％；步驟s13中羧基化氮化硼納米片的分散液的溶度為0.05wt％。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導熱級玻纖增強尼龍材料，其特征在于，步驟s15中葡萄糖溶液的濃度為10-20wt％；nh3/n2體積比為1:4。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導熱級玻纖增強尼龍材料，其特征在于，步驟s16中kh-560乙醇溶液的濃度為2-3wt％；1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽溶液的濃度為0.5-1.5wt％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導熱級玻纖增強尼龍材料，其特征在于，改性玻纖為硅烷偶聯(lián)劑表面處理過的短切玻纖。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導熱級玻纖增強尼龍材料，其特征在于，界面相容劑為馬來酸酐接枝聚酰胺；潤滑劑為硬脂酸鈣；抗氧化劑為受阻酚類抗氧化劑。

9.一種如權(quán)利要求1-8任一所述導熱級玻纖增強尼龍材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的所述導熱級玻纖增強尼龍材料的制備方法，其特征在于，加熱熔融的溫度為230-260℃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種導熱級玻纖增強尼龍材料及其制備方法與應用，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。所述導熱級玻纖增強尼龍材料，包括以下重量份原料：尼龍50?65份，導熱填料10?25份，改性玻纖20?30份，界面相容劑3?5份，潤滑劑0.5?1份，抗氧化劑0.3?0.5份；其中導熱填料為基于MOF前驅(qū)體制備的A?l?N@BN填料。本發(fā)明的導熱級玻纖增強尼龍材料具有優(yōu)異的導熱性能、良好的力學性能和加工穩(wěn)定性，可滿足電子電器等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅軐岵牧系膽眯枨蟆?br/>
技術(shù)研發(fā)人員：崔加成,崔猛
受保護的技術(shù)使用者：建湖縣興隆尼龍有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15