一种高导热尼龙6中空制件的滚塑制备方法

技术领域

本发明属于导热聚合物制备领域，尤其涉及一种高导热尼龙6中空制件的滚塑制备方法。

背景技术

与普通尼龙6相比，通过阴离子聚合制备的尼龙6具有尺寸稳定性好、机械强度高的优点。中国专利CN201810608353.8、CN201610870560.1、CN200810072897.3及CN200410099075.6公开了基于滚塑模具中己内酰胺原位阴离子聚合反应技术制备尼龙6制件的方法，由于己内酰胺的熔体粘度非常低，其熔体阴离子聚合温度低，生成尼龙6的速度以及结晶固化温度都很快，因此与传统的使用聚合物为原料制备滚塑制品相比，具有能耗低、周期短、工艺简单的优点。特殊应用场合需要制件具有高导热的特点，然而，尼龙6的导热系数通常不高，一般需要添加无机导热填料进行改性以提高其导热能力。但是对于基于滚塑模具中己内酰胺原位阴离子聚合反应技术制备尼龙6制件来说，添加无机导热填料时，由于较低的己内酰胺熔体粘度，滚塑过程中离心力会引起较高密度的无机填料沉降，从而导致在尼龙6制件内外表面密度不均一，影响最终制件的导热和机械性能。

发明内容

发明目的：本发明主要是解决现有技术所存在的问题，提供一种防止无机填料沉降的高导热尼龙6中空制件的滚塑制备方法。

技术内容：为了实现上述目的，本发明高导热尼龙6中空制件的滚塑制备方法包括如下步骤：

(1)导热填料氮化硼的预处理：将羟基化氮化硼置于至少10倍(含)于其重量的甲苯-2,4-二异氰酸酯中，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)滚塑制备高导热尼龙6制件：将步骤(1)中预处理后的氮化硼加入经减压蒸馏除水分的己内酰胺熔体中，分散混合均匀，然后向其中加入己内酰胺阴离子开环聚合催化剂己内酰胺钠，迅速搅拌溶解均匀后，将熔体混合物倒入加热恒温的滚塑模具中，开启滚塑机，2～10分钟后，取出模具、冷却至室温后脱模既得高导热尼龙6中空制件。

优选地，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；

优选地，所述步骤(2)中导热氮化硼在己内酰胺熔体的添加量为10～20wt％；所述步骤(2)中己内酰胺熔体的温度为80～100℃；所述步骤(2)中己内酰胺阴离子开环聚合催化剂为己内酰胺钠，己内酰胺钠的添加量为己内酰胺钠的0.1～0.5wt％；所述步骤(2)中模具的恒温温度为120～180℃。

有益效果：本发明相对于现有技术而言具有以下有益效果：

本发明中以双官能团异氰酸酯化学接枝改性羟基化氮化硼，在其表面生成具有反应活性的异氰酸酯官能团，这种异氰酸酯表面改性的氮化硼加入己内酰胺熔体中时，己内酰胺分子迅速与异氰酸酯官能团反应，氮化硼表面进一步转变为具有引发己内酰胺阴离子开环聚合能力的酰化己内酰胺官能团，当向含有酰化己内酰胺表面改性氮化硼的己内酰胺熔体中加入阴离子聚合催化剂，并将熔体混合物加入经预热的滚塑模具中时，由于己内酰胺快速的阴离子聚合速度和在阴离子聚合度下尼龙6的迅速结晶，尼龙6分子链迅速在氮化硼表面生长，并引发整个混合熔体快速聚合、结晶、固化，从而使避免了导热氮化硼在滚塑过程中因离心力而产生的沉降现象导致的尼龙6制件内外表面密度不均一，保证尼龙6制件的高导热性。

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

一种导热滚塑尼龙6制件的制备方法，按如下方法制备完成：

称取500g羟基化氮化硼，加入10000g的甲苯-2,4-二异氰酸酯中，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5000g经减压蒸馏去除水分的己内酰胺熔体，搅拌混合均匀后，继续搅拌并加入0.5wt％的己内酰胺钠，然后将该熔体混合物倒入180℃的滚塑模具中，开启滚塑机，20分钟后，取出模具、冷却至室温后脱模既得高导热尼龙6制件。

实施例2

一种导热滚塑尼龙6制件的制备方法，按如下方法制备完成：

称取1000g羟基化氮化硼，加入20000g的甲苯-2,4-二异氰酸酯中，氮气保护下，搅拌反应1小时后，过滤取出其中的固体物质，并用甲苯充分洗涤多余未甲苯-2,4-二异氰酸酯、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5000g经减压蒸馏去除水分的己内酰胺熔体，搅拌混合均匀后，继续搅拌并加入5g的己内酰胺钠，然后将该熔体混合物倒入180℃的滚塑模具中，开启滚塑机，2分钟后，取出模具、冷却至室温后脱模既得高导热尼龙6制件。

实施例3

一种导热滚塑尼龙6制件的制备方法，按如下方法制备完成：

称取750g羟基化氮化硼，加入7500g的甲苯-2,4-二异氰酸酯中，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5000g经减压蒸馏去除水分的己内酰胺熔体，搅拌混合均匀后，继续搅拌并加入15g的己内酰胺钠，然后将该熔体混合物倒入150℃的滚塑模具中，开启滚塑机，6分钟后，取出模具、冷却至室温后脱模既得高导热尼龙6制件。

实施例4

一种导热滚塑尼龙6制件的制备方法，按如下方法制备完成：

称取600g羟基化氮化硼，加入6000g的甲苯-2,4-二异氰酸酯中，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600g加入5000g经减压蒸馏去除水分的己内酰胺熔体，搅拌混合均匀后，继续搅拌并加入10g的己内酰胺钠，然后将该熔体混合物倒入130℃的滚塑模具中，开启滚塑机，5分钟后，取出模具、冷却至室温后脱模既得高导热尼龙6制件。

实施例5

一种导热滚塑尼龙6制件的制备方法，按如下方法制备完成：

称取800g羟基化氮化硼，加入8000g的甲苯-2,4-二异氰酸酯中，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800g加入5000g经减压蒸馏去除水分的己内酰胺熔体，搅拌混合均匀后，继续搅拌并加入20g的己内酰胺钠，然后将该熔体混合物倒入170℃的滚塑模具中，开启滚塑机，8分钟后，取出模具、冷却至室温后脱模既得高导热尼龙6制件。

将切割滚塑尼龙6中空制件，取其中任意部位的材料，通过热压成型的方法制得标准样片分别进行拉伸性能和导热率测试。拉伸性能测试在深圳三思万能拉伸机上测试，测试的标准为ASTM-D638，拉伸性能结果为5个样条的平均值；导热率按ASTM E1461标准测试。

将实施例1～5制得的产品，分别刮取制件内外表面处的材料，按照GB1033-70测试其密度，所述制备得的性能如下：

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。