[發明專利]一種石墨烯碳納米復合布藝材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810526858.X
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108660582B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 楊新;楊華東
• 申請（專利權）人: 杭州牛墨科技有限公司
• 主分類號: D03D15/00
• 分類號: D03D15/00
• 代理公司: 北京國貝知識產權代理有限公司 11698
• 代理人: 叢芳

本發明在尼龍6纖維中通過原位聚合法添加褶球狀的石墨烯以及玻璃纖維得到增強的尼龍6復合絲，并以該復合絲為經紗，尼龍和玻璃纖維為緯紗織造復合布藝材料，同時，在石墨烯碳納米復合絲制備中加入改性單體，本發明采用原位聚合法，提高了石墨烯在復合絲中的分散性，同時，本發明采用原位聚合法加入褶球狀的石墨烯大大降低了氧化石墨烯片間的堆疊作用，提高了復合布藝的機械性能、耐高溫性能、抗紫外老化性能等。

技術領域

本發明屬于復合材料領域，具體涉及一種石墨烯碳納米復合布藝材料的制備方法。

背景技術

石墨烯是由碳原子組成的二維單層層狀材料。石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景，被認為是一種未來革命性的材料。石墨烯自身擁有高強度、高導熱率以及良好的氣體阻隔性等特性，是一種理想的層狀納米填料。玻璃纖維是一種性能優異的無機非金屬材料，種類繁多，優點是絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好，機械強度高，但缺點是性脆，耐磨性較差。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經高溫熔制、拉絲、絡紗、織布等工藝制造成的，其單絲的直徑為幾個微米到二十幾個微米，相當于一根頭發絲的1/20-1/5，每束纖維原絲都由數百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維通常用作復合材料中的增強材料，電絕緣材料和絕熱保溫材料，電路基板等國民經濟各個領域。尼龍6(聚酰胺6)是尼龍工程塑料中產量最大和應用最廣的產品，其綜合性能好、性價比高。可以應用于汽車工業、電器工業、機械行業、紡織行業以及民用生活材料等諸多領域。

因此，將改性增強材料均勻的分散在尼龍體6系中得到的尼龍納米復合材料能夠大大提升尼龍6的諸多性能，如熱性能、力學性能、阻燃性、導電性及阻隔性能等，從而提高尼龍納米復合材料的附加值，是現今尼龍6材料的重要發展方向。

尼龍6復合材料的綜合性能取決于改性材料在聚合物基體中的分散性、界面間的粘結性以及改性劑自身的性能，無機改性劑容易團聚，若分散不佳復合材料不僅斷裂伸長率低，且不能用于高速紡絲，因為石墨烯團聚體容易堵塞紡絲頭。目前尚無同時加入石墨烯與玻璃纖維增強尼龍6的產品，其多種改性劑同時加入對尼龍6的可紡性產生較大影響，增大添加劑的添加量和種類極大地影響了聚合物的機械性能和可紡性。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術不足，提供一種石墨烯碳納米復合布藝材料的制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種石墨烯碳納米復合布藝材料的制備方法，采用含有石墨烯碳納米材料的復合絲作為經絲與緯絲經緯交織織造獲得。

進一步的，石墨烯碳納米材料的復合絲中還含有玻纖；

進一步的，所述石墨烯碳納米復合布藝材料的緯絲由尼龍和玻璃纖維組成，可以為并列或股線；

進一步的，所述石墨烯碳納米材料的復合絲的制備方法如下：

(1)將70-150質量份的己內酰胺和改性單體A在265-290℃進行熔融聚合，將2-7質量份的褶球狀石墨烯和改性單體B加入反應釜內，在270-295℃下減壓聚合得到含石墨烯碳納米材料的復合材料，送入螺桿擠出機得到石墨烯碳納米復合材料母粒；

(2)將30-120質量份石墨烯碳復合材料母粒、4-50質量份玻璃纖維與100-250質量份己內酰胺單體混合加熱升溫聚合反應得到聚合物熔體，送入紡絲箱體內進行熔融紡絲，得到石墨烯碳納米材料的復合絲。

進一步的，褶球狀氧化石墨烯通過霧化干燥獲得，具體的，通過霧化干燥法將尺寸為1～40微米的單層氧化石墨烯分散液干燥，得到褶球狀氧化石墨烯，其碳氧比為3-6。

進一步的，改性單體A為對苯二甲酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸中的一種或幾種的混合物，改性單體B為聚四氫呋喃醚二醇，改性單體A的加入量為30-80質量份，改性單體B的加入量為40-70質量份。