[發(fā)明專利]碳納米管增強尼龍基復合材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510348860.9
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN104974508A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發(fā)明（設計）人: 翟紅波;楊振樞;韋洪屹
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州博利邁新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08L77/00;C08L77/06;C08K13/04;C08K7/14;C08K7/06;C08K3/04;C08K7/24;C08K3/26;C08K5/526;C08K3/32;B29C47/92
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀昌

技術領域

本發(fā)明屬于納米材料領域，具體涉及一種碳納米管增強尼龍基復合材料及其制備方法。

背景技術

納米材料(nanophase?materials)是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1-100nm)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料，這大約相當于?10~100?個原子緊密排列在一起的尺度。納米材料的尺寸小、比表面積大、表面能高及表面原子所占比例大等結(jié)構(gòu)特點，決定了納米材料出現(xiàn)了小尺寸效應、表面效應、宏觀量子隧道效應和量子尺寸效應等許多不同于傳統(tǒng)材料的獨特性能。?在眾多納米材料中，碳納米管、碳纖維和石墨烯由其自身優(yōu)異的物理和力學性能而得到了較為廣泛的發(fā)展和應用。碳納米管自九十年代被發(fā)現(xiàn)以來，因其優(yōu)良的熱學、光學、力學、電學和催化性能且與高分子材料具有相似的結(jié)構(gòu)，成為聚合物復合材料中優(yōu)良的增強體。

尼龍是聚酰胺（PA）的俗稱，是分子主鏈上含有重復酰胺基團的熱塑性樹脂的總稱，包括脂肪族聚酰胺、脂肪-芳香族聚酰胺和芳香族聚酰胺。自從?20?世紀?30?年代杜邦公司的?Carothers?W.?H.發(fā)明尼龍生產(chǎn)以來，尼龍的產(chǎn)量都位居工程塑料的第一位。作為五大工程塑料之首，尼龍在工業(yè)上有著極其廣泛的應用，主要應用于汽車工業(yè)、航空航天、電子電氣、機械建材、家電紡織等領域。其中產(chǎn)量最高、應用最廣的是脂肪族聚酰胺，主要有尼龍?6（PA6）和尼龍?66。

碳纖維增強尼龍?66?復合材料具有更優(yōu)異的綜合性能，碳纖維的引入將影響尼龍?66?的結(jié)晶行為。玻璃纖維價格低廉，比強度和楊氏模量較尼龍樹脂大?10?倍，線膨脹系數(shù)只有其二十分之一，吸水性非常低；另一方面耐熱和耐化學藥品性能和機械性能出色，增強尼龍過程中往往添加偶聯(lián)劑，可以有效避免因玻纖與尼龍界面粘合力較小而導致的尼龍從基體內(nèi)拔出。加入偶聯(lián)劑后，會與材料表面的某些基團發(fā)生化學反應，與內(nèi)部樹脂發(fā)生粘合，形成一個可以傳遞應力的界面，增強了長玻纖增強尼龍?66?的力學強度。碳納米管無論是強度還是韌性，都遠遠優(yōu)于任何纖維。將碳納米管作為復合材料增強體，預計可表現(xiàn)出良好的強度、彈性、抗疲勞性及各向同性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種碳納米管增強尼龍基復合材料及其制備方法，將碳納米管作為復合材料增強體，制得的復合材料沖擊強度、彎曲強度和拉伸強度均明顯提高。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術手段為：

一種碳納米管增強尼龍基復合材料，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：

聚酰胺?5~15份，聚己內(nèi)酰胺?10~30份，聚己二胺己二酸?5~10份，玻璃纖維3~8份，碳纖維5~10份，碳納米管?4~8份，聚乙烯蠟?1~4份，輕質(zhì)碳酸鈣?1~3份，亞磷酸三苯酯?0.5~2.5份，磷酸鋅?1~5份，三聚磷酸鉀?2~4份，偶聯(lián)劑?2~5份，抗氧劑1~3.5份，增塑劑?1~5份。

所述偶聯(lián)劑為硅烷或者KH560。

所述抗氧劑為抗氧劑1010或者抗氧劑DLPP中的一種。。

所述增塑劑為氯化石蠟或者鄰苯二甲酸二丁酯。

所述的一種碳納米管增強尼龍基復合材料，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：聚酰胺?10份，聚己內(nèi)酰胺?20份，聚己二胺己二酸?7.5份，玻璃纖維5.5份，碳纖維7份，碳納米管?6份，聚乙烯蠟?2.5份，輕質(zhì)碳酸鈣?2份，亞磷酸三苯酯?1.5份，磷酸鋅?3份，三聚磷酸鉀?3份，偶聯(lián)劑?3.5份，抗氧劑2.5份，增塑劑?3份。

所述的一種碳納米管增強尼龍基復合材料的制備方法，將聚酰胺、聚己內(nèi)酰胺和聚己二胺己二酸干燥后，與聚乙烯蠟、輕質(zhì)碳酸鈣?、亞磷酸三苯酯、磷酸鋅、三聚磷酸鉀、偶聯(lián)劑?、抗氧劑和增塑劑按配方加入高速混合機，經(jīng)充分攪拌后倒入雙螺桿擠出機中，按規(guī)定加料量與玻璃纖維、碳纖維和碳納米管共混，擠出，冷卻，造粒；其中雙螺桿擠出機擠出工藝條件為：一區(qū)控溫220~230℃、二區(qū)控溫225~230℃、三區(qū)控溫228~235℃、四區(qū)控溫235~240℃、五區(qū)控溫238~244℃、六區(qū)控溫235~238℃、七區(qū)控溫230~235℃，轉(zhuǎn)速240~260rpm。

有益效果：

本發(fā)明提供一種碳納米管增強尼龍基復合材料及其制備方法，將碳納米管作為復合材料增強體，制得的復合材料沖擊強度提高了80%，彎曲強度提高了40%，拉伸強度提高了55%。

具體實施方式

實施例1