本發明涉及一種復合材料，尤其涉及一種各向異性導熱的，可以在某一方向實現定向傳熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料。
背景技術：
石墨烯是一種新型的二維碳納米材料，具有很高的比表面積，具有優異的機械性能和導熱性能。理論研究表明，單層石墨烯的室溫導熱系數高達3000-5000w·m-1·k-1，是目前已知的具有最高導熱系數的材料，是一種非常理想的導熱填料。
尼龍6是一種性能良好的熱塑性工程塑料，具有優異的加工性能，優良的機械性能，以及耐磨、耐油、耐溶劑、耐腐蝕性能，常用于電子器件、航空航天等工業領域及日常生活中，尤其近幾年在導熱高分子材料應用領域日益突出。
石墨烯的二維平面結構決定了其中碳沿平面的規則排列，這種規則排列能夠賦予復合材料各向異性的性能。國內外對于各向異性導熱材料的研究，在現有的技術中，中國專利公開號cn103740110a，公開日2014.04.23，發明名稱為“一種定向柔性導熱材料及其成型工藝和應用”，該發明公開了一種定向柔性導熱材料，其主體成分是硅橡膠和各向異性導熱填料，該導熱材料在特定方向具有良好的導熱性能，但是由于石墨烯與硅橡膠的相容性較差，石墨烯易在硅橡膠制品中形成不可逆的團聚。中國專利號cn106518083a，公開日2017.03.22，發明名稱為“一種導熱各向異性的sic復合陶瓷塊體材料及制備方法”，該發明利用碳化硅、片層狀碳材料以及釔鋁石榴石經球磨、干燥、燒結得到導熱各向異性的sic復合的陶瓷塊體材料，復合陶瓷展示出較高的徑向和軸向熱導率，但導熱各向程度仍然小于2。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料，該方法制備的納米復合材料的導熱性能具有明顯的各向異性，可以在面內方向實現定向傳熱。
為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
一種各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料，其特征在于該復合材料的組成及質量百分含量為：
尼龍697～99.9％，
石墨烯：0.1～3％。
上述的石墨烯平均厚度為1.0～1.2nm，平均水平尺寸≤10μm，含氧量≤2.50％。
上述的尼龍6為純聚酰胺6，分子量為1萬到5萬。
一種制備上述的各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料的方法，其特征在于該方法的具體步驟為：
a.先將添加量的10％的石墨烯與尼龍6加熱熔融混合，造粒，干燥得到尼龍6/石墨烯母粒；
b.再將剩余石墨烯與尼龍6/石墨烯母粒混合，熔融共混，出料后即得尼龍6/石墨烯納米復合材料。
上述的步驟a的具體步驟為：將石墨烯、尼龍6在210-230℃的溫度下以40-45rpm的轉速熔融共混5-10min；然后經擠出，剪切造粒得到尼龍6/石墨烯的母粒。
6.根據權利要求書1所述的各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料，其特征在于所述的步驟b的具體步驟為：將石墨烯與尼龍6/石墨烯母粒的在210-230℃的溫度下以40-45rpm的轉速熔融共混5-10min，制備得到相應含量的尼龍6/石墨烯復合材料。
將經干燥處理的尼龍6/石墨烯納米復合材料均勻地放在壓板機上，在220-240℃的溫度下以15mpa的壓力熱壓20～30min，即可得到一種各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料。
由于采用了以上技術方案，本發明的一種各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料具有以下突出優點：
(1)本發明制得的尼龍6/石墨烯母粒母粒易與塑料基體混合，解決了石墨烯在制備過程中喂料難、分散不均勻的難題，可以有效的提高復合材料的導熱性能。
(2)本發明所制備的尼龍6/石墨烯納米復合材料，其中石墨烯因熱壓而取向于平面方向，導熱性能具有明顯的各向異性，可達到以下導熱性能參數：面內導熱系數≥3w·m-1·k-1，垂直導熱系數≤0.6w·m-1·k-1，導熱系數各向異性比例≥5，所制備的尼龍6/石墨烯納米復合材料可以使熱量準確的沿高導熱率方向傳導至散熱器上，而在另一個方向上基本上是絕熱的。
附圖說明
圖1為不同石墨烯含量下，尼龍6/石墨烯納米復合材料的面內導熱系數和垂直導熱系數。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明做進一步詳細描述。
實施例1：本實施例的一種各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：
1.制備尼龍6/石墨烯母粒：按石墨烯質量分數為10％的配方，將石墨烯與尼龍6加入轉矩流變儀中，在210-230℃的溫度下以40-45rpm的轉速熔融共混5-10min；然后經平行雙螺桿擠出裝置擠出，剪切機剪切后得到尼龍6/石墨烯的母粒。
2.制備尼龍6/石墨烯納米復合材料：取1份步驟(1)制備的尼龍6/石墨烯母粒，與99份重量分數的尼龍6混合加入轉矩流變儀中，在210-230℃的溫度下以40-45rpm的轉速熔融共混5-10min，制備得到0.1wt％質量含量的尼龍6/石墨烯復合材料。
3.將經干燥處理的0.1wt％質量含量的尼龍6/石墨烯納米復合材料放在壓板機上，在220-240℃的溫度下以15mpa的壓力熱壓20～30min，即可得到一種各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料。
4.采用激光閃光法對實施例1制得的各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料作多項檢測，結果如圖1：復合材料面內導熱系數為3.84w·m-1·k-1；復合材料垂直導熱系數為0.46w·m-1·k-1；復合材料的導熱各向異性比為8.35。
實施例二：
本實施例的一種各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：
1.制備尼龍6/石墨烯母粒，按石墨烯質量分數為10％的配方，將石墨烯與尼龍6加入轉矩流變儀中，在210-230℃的溫度下以40-45rpm的轉速熔融共混5-10min；然后經平行雙螺桿擠出裝置擠出，剪切機剪切后得到尼龍6/石墨烯的母粒。
2.制備尼龍6/石墨烯納米復合材料：取5份步驟(1)制備的尼龍6/石墨烯母粒，與95份重量分數的尼龍6混合加入轉矩流變儀中，在210-230℃的溫度下以40-45rpm的轉速熔融共混5-10min，制備得到0.5wt％質量含量的尼龍6/石墨烯復合材料。
3.將經干燥處理的0.5wt％質量含量的尼龍6/石墨烯納米復合材料均勻地放在壓板機上，在220-240℃的溫度下以15mpa的壓力熱壓20～30min，即可得到一種各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料。
4.采用激光閃光法對實施例2制得的各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料作多項檢測，結果如圖1：復合材料面內導熱系數為6.92w·m-1·k-1；復合材料垂直導熱系數為0.49w·m-1·k-1；復合材料的導熱各向異性比為14.12。
實施例三：本實施例的一種各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：
1.制備尼龍6/石墨烯母粒：按石墨烯質量分數為10％的配方，將石墨烯與尼龍6加入轉矩流變儀中，在210-230℃的溫度下以40-45rpm的轉速熔融共混5-10min；然后經平行雙螺桿擠出裝置擠出，剪切機剪切后得到尼龍6/石墨烯的母粒。
2.制備尼龍6/石墨烯納米復合材料:取10份步驟(1)制備的尼龍6/石墨烯母粒，與90份重量分數的尼龍6混合加入轉矩流變儀中，在210-230℃的溫度下以40-45rpm的轉速熔融共混5-10min，制備得到1wt％質量含量的尼龍6/石墨烯復合材料。
3.將經干燥處理的1wt％質量含量的尼龍6/石墨烯納米復合材料均勻地放在壓板機上，在220-240℃的溫度下以15mpa的壓力熱壓20～30min，即可得到一種各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料。
4.采用激光閃光法對實施例3制得的各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料作多項檢測，結果如圖1：復合材料面內導熱系數為7.11w·m-1·k-1；復合材料垂直導熱系數為0.47w·m-1·k-1；復合材料的導熱各向異性比為15.13。
實施例4：本實施例的一種各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：
1.制備尼龍6/石墨烯母粒：按石墨烯質量分數為10％的配方，將石墨烯與尼龍6加入轉矩流變儀中，在210-230℃的溫度下以40-45rpm的轉速熔融共混5-10min；然后經平行雙螺桿擠出裝置擠出，剪切機剪切后得到尼龍6/石墨烯的母粒。
2.制備尼龍6/石墨烯納米復合材料：取30份步驟(1)制備的尼龍6/石墨烯母粒，與70份重量分數的尼龍6混合加入轉矩流變儀中，在210-230℃的溫度下以40-45rpm的轉速熔融共混5-10min，制備得到3wt％質量含量的尼龍6/石墨烯復合材料。
3.將經干燥處理的3wt％質量含量的尼龍6/石墨烯納米復合材料均勻地放在壓板機上，在220-240℃的溫度下以15mpa的壓力熱壓20～30min，即可得到一種各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料
4.采用激光閃光法對實施例4制得的各向異性導熱的尼龍6/石墨烯納米復合材料作多項檢測，結果如圖1：復合材料面內導熱系數為7.81w·m-1·k-1；復合材料垂直導熱系數為0.55w·m-1·k-1；復合材料的導熱各向異性比為14.18。