[發明專利]一種抗靜電聚砜酰胺/碳納米管復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110363932.9
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN102418164A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 辛斌杰;陳卓明;吳湘濟
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: D01F6/80
• 分類號: D01F6/80;D01F1/09;C08L81/10;C08J5/18
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 季申清

技術領域

本發明涉及復合材料領域，具體涉及一種抗靜電聚砜酰胺/碳納米管復合材料及其制備方法。

背景技術

聚砜酰胺纖維作為一種新型的紡織材料，擁有優良的耐熱性、熱穩定性和阻燃性能等，應用于航空航天領域以及高溫工作環境下的防護及其他有阻燃要求的民用領域，在國防軍事和現代工業上有著重要的用途。然而常規的聚砜酰胺纖維存在體積比電阻高、力學性能差等問題，嚴重影響其后續加工以及其它功能性產業領域中的應用。因此，如何提高聚砜酰胺纖維的導電性能和力學性能以及優化其綜合性能是當今耐高溫材料開發的重要研究課題之一。

目前，國內對于聚砜酰胺纖維的研究重點大多集中于熱性能的研究，對其性能進行改良的研究也主要集中于提高聚砜酰胺織物的可染性和對其加工工藝技術的優化，較少見到采用納米改性技術制備聚砜酰胺與納米顆粒的復合材料的有關報道，且尚未見到采用納米技術制備聚砜酰胺/碳納米管復合材料的研究。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種抗靜電聚砜酰胺/碳納米管復合材料。

本發明的目的之一在于提供該納米復合材料的制備方法。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種抗靜電聚砜酰胺/碳納米管復合材料，其特征在于，該復合材料以聚砜酰胺為基體，碳納米管分散于聚砜酰胺基體中，其中碳納米管在所述復合材料的質量分數為0～7％，質量比例可以根據功能的要求來進行調整。

所述碳納米管的直徑和長度分別為10～20nm、1～2μm，純度≥93％。

以上所述的聚砜酰胺/碳納米管復合材料的制備方法的具體步驟為：

1)將碳納米管分散在二甲基乙酰胺溶劑中，然后采用超聲共混技術使納米顆粒均勻分散，超聲分散60～120min，制得碳納米管的溶劑分散液，其中碳納米管的質量與二甲基乙酰胺的質量比為1∶10～30；

2)將步驟1)制得的溶劑分散液加入到聚砜酰胺紡絲液中，先機械攪拌然后超聲共混，形成聚砜酰胺/碳納米管復合材料紡絲液；

3)以步驟2)制得的聚砜酰胺/碳納米管復合材料紡絲液進行紡絲或制膜，制得聚砜酰胺/碳納米管復合材料。

步驟(2)中機械攪拌的速度為10000～28000r/min，時間為30～60min；超聲共混的時間為60～120min，頻率為30～40KHz。

步驟2)中納米顆粒與聚砜酰胺共混時，共混體系的表面層與空氣接觸，在機械攪拌的作用力下容易混入部分空氣形成氣泡，這些氣泡在后續紡絲過程中易隨著復合材料紡絲液經噴絲孔一同帶出并殘留在纖維中，降低纖維的力學性能。因此可適當地縮短機械攪拌的時間至5～2030min，減少氣泡產生的概率，而適當延長超聲共混的時間90～120min，以去除紡絲液中存在的氣泡，減少氣泡對纖維力學性能的影響。

步驟3)中所述紡絲的具體步驟如下：

a在氮氣氣氛，0.5～2.0個大氣壓下，將復合材料紡絲液細流經噴絲孔中壓出并進入以純凈水為凝固浴的水槽中，復合材料紡絲液細流中的溶劑向凝固浴擴散，凝固浴向復合材料紡絲液細流滲透，從而使復合材料紡絲液細流達到臨界濃度，在凝固浴中析出形成初生纖維；

b將所得初生纖維進行水洗和退繞，以去除初生纖維內殘留的溶劑，接著將初生纖維進行緊張熱定型，同時進一步去除初生纖維內殘留的溶劑，得到聚砜酰胺/碳納米管復合纖維，其中熱定型溫度為100～120℃，時間為60～120min。

步驟3)中所述制膜的具體步驟如下：

a將復合材料紡絲液靜置脫泡，然后放入勻膠臺的基片上，使復合材料紡絲液在基片上形成厚度均勻的薄膜；

b去除薄膜中的溶劑并烘干，制得聚砜酰胺/碳納米管復合薄膜。

步驟b中去除薄膜中的溶劑的方法為：將上有薄膜的基片在空氣中靜止放置30～60min使薄膜中的溶劑揮發，然后將其浸泡在水中30～60min萃取出溶劑。

將基片在空氣中靜止放置時，容易摻入塵土等雜質，將在一定程度上影響復合薄膜的性能表征，例如掃描電鏡、紅外光譜以及X射線衍射等的測試，因此，可將制備得到的薄膜直接浸泡在水中萃取出溶劑；此時可適當延長浸泡的時間到100～120min。