[發明專利]一種碳納米管/聚酰胺基復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010461090.X
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111454572B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 葉巍;于同;馬祥曦;張光輝;周永松
• 申請（專利權）人: 杭州本松新材料技術股份有限公司;本松新材料技術（蕪湖）有限公司
• 主分類號: C08L77/06
• 分類號: C08L77/06;C08L77/02;C08K3/04;C08K5/18;C08K5/3437;C08K7/14;C08K13/04;C08K7/06;C08K3/34
• 代理公司: 北京知文通達知識產權代理事務所(普通合伙) 16051
• 代理人: 歐陽石文

本發明公開了一種碳納米管/聚酰胺基復合材料，按重量份計，包括如下組分：聚酰胺樹脂27～100份；碳納米管0.3～10份；增強填料0～60份；仲胺化合物0.05～3份。本發明提供的碳納米管/聚酰胺基復合材料兼具優良的抗靜電性能和耐熱老化性能，適用于在高溫、振動下使用的汽車發動機周圍的結構件或功能件，拓寬了聚酰胺材料的應用領域。

技術領域

本發明涉及高分子材料改性技術領域，具體涉及一種兼具優良耐熱老化性能和抗靜電性能的碳納米管/聚酰胺基復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著汽車輕量化進程的飛速發展，非金屬制品的應用范圍也在不斷擴大，其中使用最為廣泛的是塑料制品，塑料的應用已經從內飾擴展到零件和構件上，“以塑代鋼”、“以塑代鋁”已成為一種趨勢。

塑料中的聚酰胺樹脂因具有良好的耐熱性、可經受汽車發動機運轉等產生的高溫和外界的高低溫變化；具有優異的耐老化性和耐磨性，被廣泛用作汽車各種部件，尤其是發動機罩下耐熱功能部件和輸氣、輸油管線等。而作為汽車零部件，尤其是發動機周邊用零部件，容易因運動摩擦和感應產生靜電，若所產生的靜電不能及時消除，積累到一定量時會造成吸塵、電擊，甚至產生火花后導致火災、爆炸等安全隱患，為此，很多汽車零部件對其材質有抗靜電要求。但眾所周知，聚酰胺樹脂是優良的絕緣材料，其表面電阻率通常為1014～1016Ω，而只有當聚酰胺的表面電阻率達到108～1010Ω時，才具備抗靜電性能。因此，為了盡可能避免聚酰胺制品在使用時產生靜電積累，有必要對聚酰胺進行抗靜電改性，賦予其較低的表面電阻率，消除靜電危害。

再者，作為汽車用發動機周邊部件用聚酰胺復合材料，不僅要具有良好的抗靜電性能，還需要其擁有較好的耐熱老化性能，尤其是無缺口沖擊強度不能衰減太快，因為發動機周邊零部件在壽命期間需要暴露在高溫環境，工作時又處于長時間振動狀態，如果沖擊性能衰減過快，直接會導致其零部件未到正常使用壽命就提前失效，故而致使汽車制造商不得不將問題車輛全部召回，不僅給汽車消費者帶來不便和擔憂，更給汽車制造商帶來巨大的經濟損失。因此，研究開發出兼具抗靜電和耐熱老化性能的聚酰胺復合材料非常有必要，具有巨大的實際使用意義。

當前，提升聚酰胺材料的抗靜電性能，最常用的方法是添加導電填料類抗靜電劑，如金屬纖維、碳纖維、炭黑、碳納米管等。但金屬纖維和碳纖維因存在高添加量、價格貴、表面電阻率波動大等缺點而制約其應用；炭黑因導電效率低需多量添加易引致尼龍樹脂物理機械性能下降、流動性能下降等問題。而碳納米管是一種一維納米材料，具有優良的力學性能和導電性，用于取代炭黑來提升聚酰胺的抗靜電性能，具有添加量少，成本可接受，對聚酰胺物理機械性能影響小，甚至在一定范圍內可以稍有增強等優點，而且表面電阻率相對更穩定。

本發明人采用碳納米管填充改性聚酰胺，獲得的復合材料雖然滿足了抗靜電性能要求，但其耐熱老化性能卻不理想，需對其進行改性，但經過大量試驗驗證，驚訝地發現，采用本領域公認的改善聚酰胺耐熱老化性能技術手段——添加諸如銅化合物/鹵素化合物類熱穩定劑，對改善碳納米管/聚酰胺基復合材料的耐熱老化性能卻表現的不盡人意，特別是無缺口沖擊強度衰減過快，具體表現為150℃/250h熱老化后無缺口沖擊強度保持率僅有40％。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種兼具優良耐熱老化性能和抗靜電性能的碳納米管/聚酰胺基復合材料。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種碳納米管/聚酰胺基復合材料，按重量份計，包括以下組分：

所述聚酰胺樹脂選自PA6、PA11、PA12、PA46、PA66、PA610、PA612、PA1010、PA1012、PA1212、PA4T、PA6T、PA9T、PA10T、PA6I、MXD6、PA66/6、PA6T/6I、PA6T/66的一種或幾種；優選PA6、PA46、PA66、PA610、PA66/6、PA6T/66。