一種碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料及其製備方法
2023-06-03 10:01:01
專利名稱：一種碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料及其製備方法
一種碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料及其製備方法技術領域
本發明屬於高分子材料科學技術領域，具體涉及一種碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料及其製備方法。
背景技術：
碳納米管(Cabon Nanotube,簡稱CNT)是1991年發現的一種新型碳結構，是由碳原子形成的石墨烯片層捲成的罐體。碳納米管分為單臂碳納米管和多壁碳納米管，其製備方法主要有催化熱解、電弧放電、模板法和雷射蒸發等。由於直徑很小、長徑比大，碳納米管被視為準一維納米材料。現在已經證實碳納米管具有奇特的電學性能、超強的力學性能、良好的吸附性能，因而在材料領域引起了極大重視。
作為高聚物複合材料的增強和功能性材料的碳納米管需要在基體中獲得均勻分散。碳納米管因為比表面積很大，極易團聚，很難分散，在基體中會形成應力集中物，不但起不到增強作用還會降低材料強度和其他性能。因此，碳納米管經過適當的修飾和功能化處理，使其表面接枝多種官能團(羧基、羥基、胺基等)，修飾後的碳納米管易於分散，並可在製備複合材料時參與高分子材料的聚合反應。目前各種經過表面修飾的碳納米管技術已經成熟，並已經市場化。
尼龍12由於和尼龍6統屬於醯胺類，互溶性好。在己內醯胺中添加十二內醯胺， 可以在低於共聚物熔點的溫度下進行聚合反應，得到共聚改性的MCPA6。與純MCPA6相比， 大分子排列規整度降低，十二內醯胺的引入阻礙了聚己內醯胺的結晶行為，降低了結晶度和熔融溫度。因此可根據不同的應用場合調節其拉伸、彎曲、衝擊等性能，拓寬了澆鑄尼龍的應用範圍 Rehayoglou AH. Eur Polym J，1983，19 :183-188][程小春等，應用化工，2005， 34(5) :282-284]。但在一些應用領域中，尼龍6/尼龍12共聚物存在著強度低、耐磨性一般、導電性差等缺點。發明內容
本發明的目的是提供一種碳納米管填充共聚鑄型尼龍的複合材料，以彌補共聚鑄型尼龍6/12性能的不足，進一步拓寬鑄型尼龍的應用領域。
本發明的另一個目的是提供一種上述碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料的製備方法。
本發明的技術方案如下
本發明提供了一種碳納米管填充共聚鑄型尼龍的複合材料，該複合材料包括以下組分和重量分數
己內醯胺38-81%，
十二內醯胺 10-61%，
碳納米管0.5-5%，
催化劑0.2-2%，CN 102532870 A
活化劑0.3-2%。
所述的碳納米管為羥基多壁碳納米管，羥基含量1 7wt%，管徑為30-50nm，長度為 5-20 μ mo
所述的催化劑選自氫氧化鈉、甲醇鈉或己內醯胺鈉中的一種。
所述的活化劑選自甲苯二異氰酸酯(TDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)或三苯甲烷三異氰酸酯中的一種。
本發明還提供了一種上述碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料的製備方法，該方法包括以下步驟
把0. 5-5wt%的碳納米管、38-81wt%的己內醯胺置於燒瓶中，在溫度80_100°C 和氮氣的保護下，進行超聲分散1-池；加入10-61wt%的十二內醯胺，110°C _130°C，轉速 500-1000rpm,攪拌l_2h，加入0. 2-2wt %的催化劑，升溫至130_150°C，真空100PA的條件下除水20-30min，加入0. 3-2wt%的活化劑，澆鑄到160°C烘箱中已預熱20分鐘的模具中，反應20-30min，開模，製得碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料。
本發明同現有技術相比，具有如下優點和有益效果
1、本發明製備的碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料與MCPA6鑄型尼龍相比，具有韌性、耐磨性好，吸水率低，尺寸穩定性好，有導電性，可抗靜電等優點。
2、本發明製備的碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料與共聚MCPA6/12尼龍相比，拉伸強度提高了 10% -150%，衝擊性能提高了 10% -60%，導電性提高了 2-6數量級， 大大的拓寬了澆鑄尼龍的應用領域。
具體實施方式
以下結合所示實施例對本發明作進一步的說明。
實施例1
把2wt%的羥基多壁碳納米管，羥基含量1 7wt%，管徑為30-50nm，長度為 5-20ym、38Wt%的己內醯胺置於燒瓶中，100°C在氮氣的保護下進行超聲分散1.5小時； 加入59wt%的十二內醯胺，120°C，轉速800rpm攪拌1小時；加入0. 的己內醯胺鈉， 140°C，真空度為100PA的條件下除水20分鐘；加入0. 6wt %的甲苯二異氰酸酯，澆鑄到在 160°C烘箱中已預熱20分鐘的模具中，反應20分鐘，開模，既得本發明所述的碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料。
實施例2
把5wt%的羥基多壁碳納米管，羥基含量1 7wt%，管徑為30-50nm，長度為 5-2(^111、81襯(％的己內醯胺置於燒瓶中，1001在氮氣的保護下進行超聲分散2小時；加入 10襯％的十二內醯胺，110°C，轉速IOOOrpm攪拌2小時；加入2wt %的己內醯胺鈉，140°C， 真空度為100PA的條件下除水20分鐘；加入2wt %的三苯甲烷三異氰酸酯，澆鑄到在160°C 烘箱中已預熱20分鐘的模具中，反應20分鐘，開模，既得本發明所述的碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料。
實施例3
把0. 5wt %的羥基多壁碳納米管，羥基含量1 7wt %，管徑為30-50nm，長度為 5-2(^111、51襯(％的己內醯胺置於燒瓶中，1001在氮氣的保護下進行超聲分散1小時；加入48wt%的十二內醯胺，IlO0C,轉速500rpm攪拌2小時；加入0. 2wt%的氫氧化鈉，140°C，真空度為100PA的條件下除水30分鐘；加入0. 3wt%的三苯甲烷三異氰酸酯，澆鑄到在160°C 烘箱中已預熱20分鐘的模具中，反應30分鐘，開模，既得本發明所述的碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料。
實施例4
把1. 5wt %的羥基多壁碳納米管，羥基含量1 7wt %，管徑為30-50nm，長度為 5-2(^111、61襯(％的己內醯胺置於燒瓶中，1001在氮氣的保護下進行超聲分散1小時；加入 36襯％的十二內醯胺，130°C，轉速700rpm攪拌1小時；加入0. 5wt%的甲醇鈉，140°C，真空度為100PA的條件下除水20分鐘；加入的六亞甲基二異氰酸酯，澆鑄到在160°C烘箱中已預熱20分鐘的模具中，反應20分鐘，開模，既得本發明所述的碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料。
實施例5
把#丨％的羥基多壁碳納米管，羥基含量1 7wt%，管徑為30-50nm，長度為 5-2(^111、71襯(％的己內醯胺置於燒瓶中，1001在氮氣的保護下進行超聲分散2小時；加入23襯％的十二內醯胺，130°C，轉速IOOOrpm攪拌1.5小時；加入Iwt %的己內醯胺鈉， 140°C，真空度為100PA的條件下除水20分鐘；加入Iwt %的六亞甲基二異氰酸酯，澆鑄到在160°C烘箱中已預熱20分鐘的模具中，反應20分鐘，開模，既得本發明所述的碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料。
上述的對實施例的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限於這裡的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明範疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料，其特徵在於該複合材料包括以下組分和重量分數，己內醯胺38-81%，十二內醯胺 10-61%，碳納米管0.5-5%，催化劑0.2-2%，活化劑0.3-2%。
2.根據權利要求1所述的碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料，其特徵在於所述的碳納米管為羥基多壁碳納米管，羥基含量1 7wt%，管徑為30-50nm，長度為5_20 μ m。
3.根據權利要求1所述的碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料，其特徵在於所述的催化劑選自氫氧化鈉、甲醇鈉或己內醯胺鈉中的一種。
4.根據權利要求1所述的碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料，其特徵在於所述的活化劑選自甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯或三苯甲烷三異氰酸酯中的一種。
5.權利要求1至4任一所述的碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料的製備方法，其特徵在於該方法包括以下步驟，把0. 5-5wt %的碳納米管、38-8 Iwt %的己內醯胺置於燒瓶中，在溫度80-100°C和氮氣的保護下，進行超聲分散1-池；加入10-61wt%的十二內醯胺，110°C _130°C，轉速 500-1000rpm,攪拌l_2h，加入0. 2_2wt %的催化劑，升溫至130_150°C，真空100PA的條件下除水20-30min，加入0. 3-2wt%的活化劑，澆鑄到160°C烘箱中已預熱20分鐘的模具中，反應20-30min，開模，製得碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料。
全文摘要
本發明屬於高分子材料科學技術領域，公開了一種碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料及其製備方法。本發明的碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料包括以下組分和重量分數38-81％己內醯胺，10-61％十二內醯胺，0.5-5％碳納米管，0.2-2％催化劑要和0.3-2％活化劑。該複合材料是由以下方法製備得到的把0.5-5wt％的碳納米管、38-81wt％的己內醯胺置於燒瓶中，在溫度80-100℃和氮氣的保護下，進行超聲分散1-2h；加入10-61wt％的十二內醯胺，110℃-130℃，轉速500-1000rpm，攪拌1-2h，加入0.2-2wt％的催化劑，升溫至130-150℃，真空100PA的條件下除水20-30min，加入0.3-2wt％的活化劑，澆鑄到160℃烘箱中已預熱20分鐘的模具中，反應20-30min，開模，製得碳納米管填充共聚鑄型尼龍複合材料。本發明的複合材料具有優異的綜合性能。
文檔編號C08K9/00GK102532870SQ201010587860
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月14日 優先權日2010年12月14日
發明者李萬裡 申請人:合肥傑事傑新材料股份有限公司