[發(fā)明專利]一種輕質(zhì)石墨烯尼龍復(fù)合材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810040699.2
• 申請(qǐng)日: 2018-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN108276768A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林前鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南國盛石墨科技有限公司
• 主分類號(hào): C08L77/02
• 分類號(hào): C08L77/02;C08L63/00;C08K13/04;C08K3/04;C08K7/00;C08K3/22;C08K3/08;C08K3/36;C08J9/08;C09K5/14
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 任重;單香杰

本發(fā)明公開的輕質(zhì)石墨烯尼龍復(fù)合材料的制備方法，由發(fā)泡澆鑄尼龍、石墨烯、耐磨劑、導(dǎo)熱填料、潤滑分散劑和添加劑制備而成，其中，所述添加劑為增韌劑一、阻燃劑按比例混合，本發(fā)明的制備方法能將發(fā)泡澆鑄尼龍的制備與石墨烯尼龍復(fù)合材料的制備結(jié)合起來，控制整個(gè)復(fù)合材料的生產(chǎn)過程，生產(chǎn)出的復(fù)合材料不但具有輕質(zhì)，良好的強(qiáng)度、韌性和導(dǎo)熱性能，使尼龍復(fù)合材料更加適用于工業(yè)生產(chǎn)，尤其適用于輕量化的領(lǐng)域。本發(fā)明的輕質(zhì)石墨烯尼龍復(fù)合材料創(chuàng)造性地將發(fā)泡澆鑄尼龍材料，加入具有良好導(dǎo)熱性能和優(yōu)異耐磨性能的石墨烯，可使得尼龍的導(dǎo)熱性和耐磨性大大提高，同時(shí)通過引入導(dǎo)熱填料，使得所述復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能進(jìn)一步得到提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料的制備方法，更具體地，涉及輕質(zhì)石墨烯尼龍復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

尼龍材料以其強(qiáng)度高、硬度大、韌性好，低蠕變耐磨耗及化學(xué)穩(wěn)定性好而著稱，澆鑄尼龍制品作為工程塑料之一，除具有普通尼龍材料的特點(diǎn)外，由于其分子量大、結(jié)晶度高，機(jī)械強(qiáng)度比一般尼龍高1.5倍，能直接鑄造成型幾十公斤乃至上百公斤大型機(jī)件，在冶金、化工，特別是當(dāng)代機(jī)械裝備制造產(chǎn)業(yè)，應(yīng)用前景十分廣闊。澆鑄尼龍?jiān)跈C(jī)械方面作為減振耐磨材料代替有色金屬及合金鋼，其潤滑性使其不損壞磨件，減少磨耗，從而延長零件使用壽命，降低成本，并且降低了機(jī)械振動(dòng)，磨擦噪音。

澆鑄尼龍簡稱MC尼龍，是一種廣泛應(yīng)用于石油化工、機(jī)械和紡織等工業(yè)領(lǐng)域的工程塑料。隨著業(yè)內(nèi)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和對(duì)材料各項(xiàng)指標(biāo)要求的提高，澆鑄尼龍?jiān)诹W(xué)強(qiáng)度和精度等方面需要得到進(jìn)一步改善。

隨著澆鑄尼龍的大量使用和機(jī)械設(shè)備的輕量化要求，對(duì)澆鑄尼龍自身的減重輕量也有了新的要求，石墨烯(Graphene)是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，且具有強(qiáng)度高、比表面積大、高化學(xué)反應(yīng)活性、高填充性的特性。同時(shí)，石墨烯是目前世界上最薄也是最堅(jiān)硬的納米材料，導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300w/m·k，體積電阻只有約10^-6Ω·cm，是目前世界上電阻率最小的材料。

現(xiàn)有的石墨烯尼龍材料增強(qiáng)了尼龍材料的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)熱性及耐磨性，但輕量化還未涉及，且現(xiàn)有的澆鑄尼龍的輕量化，因發(fā)泡難以控制和機(jī)械性能差，而未得到推廣應(yīng)用。從而阻礙了輕質(zhì)石墨烯尼龍復(fù)合材料的研發(fā)與生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開一種輕質(zhì)石墨烯尼龍復(fù)合材料的制備方法，該方法能將發(fā)泡澆鑄尼龍的制備與石墨烯尼龍復(fù)合材料的制備結(jié)合起來，控制整個(gè)復(fù)合材料的生產(chǎn)過程，生產(chǎn)出的復(fù)合材料不但具有輕質(zhì)，良好的強(qiáng)度、韌性和導(dǎo)熱性能，使尼龍復(fù)合材料更加適用于工業(yè)生產(chǎn)，尤其適用于輕量化的領(lǐng)域。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明公開的輕質(zhì)石墨烯尼龍復(fù)合材料的制備方法，由發(fā)泡澆鑄尼龍、石墨烯、耐磨劑、導(dǎo)熱填料、潤滑分散劑和添加劑制備而成，其中，所述添加劑為增韌劑一、阻燃劑按比例混合，所述發(fā)泡澆鑄尼龍由酰胺單體、催化劑、助催化劑、發(fā)泡劑，增韌劑二反應(yīng)制備得到；所述輕質(zhì)石墨烯尼龍復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：

S1.將酰胺單體按質(zhì)量比為1:1，分別加入到澆鑄尼龍?jiān)O(shè)備的A、B反應(yīng)釜內(nèi)，分別抽真空至0.1MPa，在120℃下脫水30min，停止抽真空，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)；將反應(yīng)釜A，加入催化劑，維持反應(yīng)釜內(nèi)熔體溫度在120℃下，抽真空30min，得到活性料A；同時(shí)，在反應(yīng)釜B中，依次加入助催化劑、增韌劑二，維持釜內(nèi)熔體溫度120℃下，抽真空10min后，維持反應(yīng)釜內(nèi)熔體溫度120℃，并保持20min；得到活性料B；將上述活性料A和活性料B通過混合噴射搶打入密閉模具中，模具的溫度已經(jīng)預(yù)熱到160℃，對(duì)模具內(nèi)的熔體進(jìn)行磁力攪拌，磁力攪拌的轉(zhuǎn)數(shù)為1000rpm，噴射過程中，在噴射頭混入發(fā)泡劑，抽真空，保持密閉模具溫度25min，制得發(fā)泡澆鑄尼龍；