本发明专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品的挤出成型方法；具体包括以下步骤：（1）真空干燥后的尼龙66、石墨烯和其它助剂分别采用计量加料的方式加入到双螺杆挤出机中，并在挤出机中混合均匀并进行共混；然后将共混好的共混物挤出造粒得到石墨烯改性尼龙66共混颗粒；（2）然后加入到薄型制品挤出机中挤出成型得到石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品；挤出机的导流段为圆锥形或半单叶双曲面形，挤出机的口模为扁平长方形口模，口模高度为0.1-50mm，口模宽度为100-5000mm，宽度与高度的比值20-1000，物料通过口模的温度为265-285℃、速度为5-100m/min，物料通过口模后的冷却速度为2-20℃/min。本发明专利技术制备的产品，结晶度高，强度比一般的要大。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品的挤出成型方法。
技术介绍
尼龙66具有良好的机械性能、较好的柔韧性、耐磨性、耐油性、自润滑性等优良的综合性能，被广泛应用于汽车行业、电子电器工业、机械设备、建筑业等领域。但尼龙66片层材料仍力学强度不高等缺点，限制了其在更大范围的应用。石墨烯作为一种新型的二维碳纳米材料，单层仅有一个原子尺寸厚。理论研究表明，石墨烯具有优异的力学性能，是目前世界上已知的最强的材料，其极限强度达到130 Gpa，杨氏模量高达1TPa，石墨烯的理论比表面积可达2630 m2/g。另外石墨烯是一种超轻材料，通过理论计算出的石墨烯的面密度为0.77 mg/m2。这些独特的性质使得石墨烯可以作为一种新型的纳米增强填料，通过制备石墨烯改性的尼龙66复合纳米材料来提高尼龙66薄型制品的力学性能。现有尼龙66薄型制品的力学性能不高，特别是冲击强度低。在聚合物加工过程中，剪切场或拉伸场的存在会对聚合物的分子链取向和结晶产生重要影响，从而影响材料的宏观力学性能。目前的尼龙66虽然通过添加增强剂提高了强度，但是由于纳米级别的增强剂在加入聚合物如尼龙66中后，由于取向的不确定导致结晶的不确定，从而导致得到的复合材料产品的增强效果不佳。这些问题限制了聚合物如尼龙66性能的提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有尼龙66薄型制品力学性能不足的问题，提供了一种石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品的挤出成型方法。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品的挤出成型方法，具体包括以下步骤：（1）真空干燥后的尼龙66、石墨烯和其它助剂分别采用计量加料的方式加入到双螺杆挤出机中，并在挤出机中混合均匀并进行共混；然后将共混好的共混物挤出造粒得到石墨烯改性尼龙66共混颗粒；（2）将步骤（1）得到的石墨烯改性尼龙66共混颗粒加入到薄型制品挤出机中挤出成型得到石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品；其中：挤出机的进料段温度为240-270℃，压缩段温度为265-280℃，均化段温度为270-285℃，挤出机的导流段为圆锥形或半单叶双曲面形，挤出机的口模为扁平长方形口模，口模高度为0.1-50mm，口模宽度为100-5000mm，宽度与高度的比值20-1000，物料通过口模的温度为265-285℃、速度为5-100m/min，物料通过口模后的冷却速度为2-20℃/min。作为优选，所述的石墨烯为具有单层或多层结构的石墨烯，其直径为0.5-20μm，厚度为0.5-10nm，比表面积为20-800m2/g。作为优选，步骤（1）中每千克尼龙66中加入0.1-50克的石墨烯。作为优选，步骤（1）中每千克尼龙66中加入0.1-10克其它助剂，其它助剂一定包括热稳定剂。作为优选，步骤（1）的混合过程中，所述的加工温度为265-285℃。作为优选，步骤（1）的混合过程中，所述的加工时间为0.5-5分钟。作为优选，挤出机的导流段为半单叶双曲面形，挤出机的口模为扁平长方形口模，口模高度为0.1-50mm，口模宽度为100-5000mm，宽度与高度的比值50-200，物料通过口模的温度为265-285℃、速度为5-100m/min，物料通过口模后的冷却速度为2-10℃/min。本专利技术的高强度尼龙66/石墨烯复合薄型制品，高强度是指拉伸应力大于65MPa、拉伸模量大于1600Mpa、冲击强度大于65KJ/m2的制品。本专利技术所用的石墨烯通常为具有单层或多层结构的石墨烯，其直径为0.5-20μm，厚度为0.5-10nm，比表面积为20m2/g-800m2/g，优选单层石墨烯，单层石墨烯比表面积更大，制品的力学性能增强更明显，因此优选。本专利技术中所述的石墨烯改性尼龙66复合材料，其含量为每千克尼龙66中加入0.1-50克的石墨烯，优选为0.5-30克，更优选为1-20克，石墨烯含量过低时，起到的增强效果有限，石墨烯含量过高时，石墨烯容易聚集，复合材料加工工艺要求更高，因此优选上述范围。本专利技术中所用的其它助剂可以列举为抗氧剂、热稳定剂、抗菌剂、阻燃剂、着色剂、抗静电剂、润滑剂、增滑剂、辐射稳定剂等，因为尼龙在加工过程中容易焦烧，因此通常必须加入热稳定剂；本专利技术中所述助剂的含量为每千克尼龙66中加入0.1-10克助剂，优选0.5-5克，在此范围内，助剂能起到应有的作用，而且不会影响制品的力学性能，因此优选。本专利技术中尼龙66和石墨烯混合过程分别采用计量加料，计量加料的方式并无特别限定，包括体积计量的方式和质量计量的方式，也可以是人工计量后再加入混合的方式；本专利技术中混合过程所用的挤出机为双螺杆挤出机，可以列举为平行异向双螺杆挤出机、平行同向双螺杆挤出机、锥形双螺杆挤出机等，优选平行同向双螺杆挤出机，平行同向双螺杆挤出机混合效果好，没有分离力导致的压延效应，因此优选；本专利技术中混合过程的时间为0.5-5分钟，优选0.8-2分钟，因为尼龙66在加工过程中的热稳定性不好，加工时间要尽量短，但时间太短很难混合均匀，因此优选上述时间范围。本专利技术中共混颗粒的挤出成型的挤出机没有特别限定，可以列举为平行同向双螺杆挤出机、平行异向双螺杆挤出机、锥形双螺杆挤出机、单螺杆挤出机等，优选单螺杆挤出机，单螺杆挤出机设备简单、投资少、剪切小、功率小，挤出制品成本更低；本专利技术中挤出成型中的导流段为圆锥形或半双曲面形，物料熔体流经圆锥形和半双曲面形导流段阻力小，成型好；本专利技术中的挤出机口模为扁平长方形口模，口模高度为0.1-50mm，口模宽度为100-5000mm，宽度与高度的比值为20-1000，优选50-1000，扁平长方形口模能使石墨烯取向程度高、促进尼龙66分子链的取向，制品宽度与高度的比值大，石墨烯取向程度高、尼龙66分子链取向程度高、尼龙66附生结晶好，复合材料制品力学性能高，因此优选，通常宽度与高度的比值最高的是薄膜，通常上限为1000；物料通过口模的温度为265-285℃；本专利技术中的挤出速度为5-100m/min，优选15-100m/min，挤出速度高，尼龙66和石墨烯取向度高，附生结晶好，制品力学性能好，因此优选，通常挤出速度上限为100m/min；本专利技术中物料通过口模后的冷却速度为2-20℃/min，缓慢降温尼龙66有充足的时间在石墨烯表面附生结晶，降温速度没有下限限定，但考虑到生产效率，冷却速度下限为2℃/min。本专利技术中复合材料拉伸强度的测试是按照国标GB/T 1040.1-2006进行，冲击强度的测试是按照国标GB/T 1843-1996进行。混合物料在挤出成型过程中熔融的物料通过狭窄的口模时会产生很强的挤出应力，这会导致聚合物分子链产生高度取向。但是由于在制品的冷却过程中存在聚合物分子链的松弛现象，会导致高度取向的聚合物分子链解取向从而得到各向同性的聚合物制品。而如果加入层状的纳米或微米填料制备聚合物纳米复合材料，各向异性的层状纳米材料在流本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品的挤出成型方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）真空干燥后的尼龙66、石墨烯和其它助剂分别采用计量加料的方式加入到双螺杆挤出机中，并在挤出机中混合均匀并进行共混；然后将共混好的共混物挤出造粒得到石墨烯改性尼龙66共混颗粒；（2）将步骤（1）得到的石墨烯改性尼龙66共混颗粒加入到薄型制品挤出机中挤出成型得到石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品；其中：挤出机的进料段温度为240‑270℃，压缩段温度为265‑280℃，均化段温度为270‑285℃，挤出机的导流段为圆锥形或半单叶双曲面形，挤出机的口模为扁平长方形口模，口模高度为0.1‑50mm，口模宽度为100‑5000mm，宽度与高度的比值20‑1000，物料通过口模的温度为265‑285℃、速度为5‑100m/min，物料通过口模后的冷却速度为2‑20℃/min。
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品的挤出成型方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）真空干燥后的尼龙66、石墨烯和其它助剂分别采用计量加料的方式加入到双螺杆挤出机中，并在挤出机中混合均匀并进行共混；然后将共混好的共混物挤出造粒得到石墨烯改性尼龙66共混颗粒；
（2）将步骤（1）得到的石墨烯改性尼龙66共混颗粒加入到薄型制品挤出机中挤出成型得到石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品；其中：挤出机的进料段温度为240-270℃，压缩段温度为265-280℃，均化段温度为270-285℃，挤出机的导流段为圆锥形或半单叶双曲面形，挤出机的口模为扁平长方形口模，口模高度为0.1-50mm，口模宽度为100-5000mm，宽度与高度的比值20-1000，物料通过口模的温度为265-285℃、速度为5-100m/min，物料通过口模后的冷却速度为2-20℃/min。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品的挤出成型方法，其特征在于，所述的石墨烯为具有单层或多层结构的石墨烯，其直径为0.5-20μm，厚度为0.5-10nm，比表面积为20-800m2/g。
【专利技术属性】
技术研发人员：王宗宝，吕游，许浩骏，张利，安敏芳，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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