[發明專利]一種偶聯接枝石墨烯增強改性的導電型尼龍6及其制備方法

在審

• 申請號: 201710551746.5
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107163569A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 宋睿;王貴東
• 申請（專利權）人: 合肥新意境材料有限責任公司
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08L51/04;C08K9/06;C08K9/02;C08K9/00;C08K9/08;C08K3/04;C08K7/24;C08K7/06
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 方琦

技術領域

本發明涉及復合材料領域，具體涉及一種偶聯接枝石墨烯增強改性的導電型尼龍6的制備方法。

背景技術

熱塑性樹脂復合材料具有可重復回收利用、加工成型快等優點，近些年來在復合材料領域中一直受到廣泛關注。尼龍是由己內酰胺開環聚合而成的一種聚合物，是目前應用最廣泛的的合成纖維之一。但傳統的尼龍纖維已經不能再滿足人們的需求，在這種情況下，如何開發高性能的尼龍纖維，引起人們越來越多的關注。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種偶聯接枝石墨烯增強改性的導電型尼龍6的制備方法，依照該工藝制備的復合材料具有良好的導電性能、力學性能和彎曲強度。

本發明所要解決的技術問題采用以下的技術方案來實現：

一種偶聯接枝石墨烯增強改性的導電型尼龍6的制備方法，其特征在于，按以下步驟進行：

a. 碳纖維清洗脫膠、液相氧化與硅烷偶聯劑復合改性工藝：

向7-8重量份碳纖維中1:5-10加入丙酮，超聲處理1-2h后，1:5-10加入濃硝酸，在60-70℃恒溫水浴5-6h，用蒸餾水清洗至pH為中性；

向0.1-0.2重量份硅烷偶聯劑KH550中1:10-20加入乙醇，混合均勻，加入上述水洗后的碳纖維，超聲振蕩攪拌、充分混勻，靜置過夜，放入100-115℃烘箱中干燥3-4h；

b. 碳納米管改性碳纖維及冷凍干燥工藝：

向2-3重量份羥基化碳納米管、1-3重量份聚乙烯吡咯烷酮中加入去離子水，磁力攪拌1-2h、超聲振蕩1-2h混合均勻，得質量分數為0.5-1%的羥基化碳納米管水溶液；

將上述水溶液通過真空浸漬的方法引入到a中所得碳纖維中，在零下15-20℃冷柜中冷凍5-6h后，在冷凍干燥機上冷凍干燥至真空度低于17-20Pa，然后在氬氣氣氛中于450-550℃熱處理40-50min，得到碳纖維/碳納米管預制體；

c. 石墨烯的混酸處理、接枝硅烷偶聯劑工藝：

向6-8重量份石墨烯中1:2-3加入混酸，超聲振蕩1-2h，置于130-140℃恒溫油浴中反應1-2h，加入等體積去離子水稀釋，微孔濾膜抽濾，水洗至中性，60-70℃真空干燥完全；

向7-9重量份無水乙醇中滴加稀鹽酸調pH為4-5，加入0.1-0.2重量份KH570，配成混合液；加入上述酸化石墨烯，超聲振蕩1-2h分散均勻，放入80-90℃恒溫水浴中，磁力攪拌反應1-2h，丙酮清洗3-5次，用混合纖維多孔膜真空抽濾，無水乙醇洗滌至濾液呈中性，放入60-80℃真空干燥箱中干燥完全；

d. 增強改性尼龍6：

將70-80重量份尼龍6置于110-120℃真空烘箱中烘干，將10-15重量份增韌劑在60-70℃鼓風烘箱中烘干；

將干燥的尼龍6、增塑劑與c中所得物料混合均勻，將所得共混物從主料斗加入雙螺桿擠出機中，從料口加入b中所得物料，于240-260℃共混擠出，冷卻后由造粒機切成粒料。

其中，步驟a中所述濃硝酸質量分數為65-68%。步驟c中所述混酸為濃硫酸、濃硝酸3:1-2混合，濃硝酸質量分數為65-68%，濃硫酸質量分數為68-70%，稀鹽酸濃度為2-4%。步驟d中所述增塑劑為三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐。

本發明的反應機理及有益效果如下：

通過冷凍干燥技術，把碳納米管組裝成連續、多孔的網絡結構，將其引入到碳纖維增強的復合材料中，提高了復合材料的層間導電性能和彎曲強度；用混酸對石墨烯進行酸化處理，在其表面引入了羥基、羧基等活性基團，而豐富的含氧官能團正是尼龍接枝生長的基礎；用硅烷偶聯劑KH570對酸化石墨烯進行接枝改性處理后，添加到復合材料中，改性石墨烯與基體間有鍵合作用，降低了復合材料的電阻率，提高了復合材料的力學性能和導電性能。

具體實施方式

為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。

實施例

一種偶聯接枝石墨烯增強改性的導電型尼龍6的制備方法，其特征在于，按以下步驟進行：

a. 碳纖維清洗脫膠、液相氧化與硅烷偶聯劑復合改性工藝：

向7kg碳纖維中1:10加入丙酮，超聲處理1h后，1:5加入濃硝酸，在60-70℃恒溫水浴5h，用蒸餾水清洗至pH為中性；