本发明专利技术涉及高分子材料领域，为解决目前改性剂石墨烯分散性差、界面粘附力差、材料性能不稳定等问题，本发明专利技术提供一种石墨烯原位改性聚内酰胺复合材料及其制备方法，所述的复合材料拉伸强度为60~100MPa，抗冲击强度为90~170J/m，体积磨损率达到1.0~5.0（x10-5mm3N-1m-1）。具有分散性好、相容性好、性能稳定的特性，可以应用在激光选择烧结领域，使得制件尺寸稳定性、抗磨性能以及韧性明显提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及高分子材料领域，具体设及一种石墨締原位改性聚内酷胺复合材料、 制备方法及其应用。
技术介绍
石墨締是一种由碳原子紧密堆积构成的二维晶体，是包括富勒締、碳纳米管、石 墨在内的碳的同素异形体的基本组成单元。单层石墨締只有一个碳原子的厚度，约为 0. 335nm，是目前已知的最薄的材料，其拥有许多碳材料所不具备的特性：超强的力学强度、 高热导率、高透光率、高比表面积和奇特的电学性能等，引起了国内外学者的广泛关注。相 对于普通石墨，石墨締微片具有纳米厚度，易与其它材料如聚合物材料均匀复合并形成良 好的复合界面，从而将石墨締的特性带入复合材料中得到高性能复合材料。 脂肪族聚酷胺是一种机械强度较高、抗冲击性能优良的塑料材料，是用量最大的 工程塑料之一，也是工程应用较广泛的摩擦学聚合物材料。但脂肪族聚酷胺与大多数高分 子材料一样都是具有良好电绝缘性能的材料，易引起静电事故，同时脂肪族聚酷胺的干摩 擦系数高，限制了它在摩擦学系统中的应用。因此借助物理化学改性技术不断赋予聚酷胺 品种高性能，W促进其在各领域的应用。 结合石墨締与聚酷胺的各自特点，利用石墨締改性尼龙的研究逐渐兴起，一些 聚酷胺-石墨締高性能复合材料也时有报道。诸如于伟（工程热物理学报，2013, ：34: 1749-1751)利用机械混合制备了高导热含石墨締纳米片尼龙6复合材料；张灵英（材料导 报B:研究篇，2011，25,85-88)利用烙融共混制备了具有减摩效能的石墨締微片/尼龙6复 合材料；中国专利技术专利"注塑级石墨填充高溫尼龙及其制作工艺"（CN102898821A)中，运用 机械方法将石墨締分散到尼龙中，出现团聚的现象。中国专利技术专利"一种尼龙6/氧化石墨 纳米复合材料的制备方法"(CN101760011A)中，用氧化石墨与己内酷胺进行原位聚合，所得 复合材料具有较好的导电性能和一定的阻燃效果。但其分散性并未得到明显改善，其性能 未见明显提升。
技术实现思路
为解决目前改性剂石墨締分散性差、界面粘附力差、材料性能不稳定等问题，本发 明提供一种石墨締原位改性聚内酷胺复合材料及其制备方法，分散性好、相容性好、性能稳 定。 本专利技术提供的复合材料粉末，可W应用在激光选择烧结领域，使得制件尺寸稳定 性、抗磨性能W及初性明显提高。 本专利技术是通过W下技术方案实现的：一种石墨締原位改性聚内酷胺复合材料，所 述的复合材料拉伸强度为60~lOOMPa，抗冲击强度为90~170J/m，体积磨损率达到1. 0~ 5. 0(XlOSmfflSNImi)。 所述的一种石墨締原位改性聚内酷胺复合材料的制备方法为W下步骤：[000引 （1)采用Hummer法对石墨进行预处理：将石墨、NaN03、浓H2SO4分别置于容器中揽 拌5~20min，再加入KMnO"室溫下反应10~30min，缓慢加入去离子水和&02,在溫度为 40~Iior的条件下，揽拌、回流反应5~10小时后进行后处理：趁热抽滤，洗涂至滤液为 中性，将所得产物氧化石墨締进行干燥处理； 作为优选，各反应组份的重量份分别为：石墨1份、NaNOsl~4份、浓H2SO45~20 份、KMn〇44~10份、去离子水25~100份、&〇25~15份；浓硫酸选自质量百分比浓度96% 社。 作为优选，处理过程具体步骤为：趁热用微孔滤膜抽滤，用5%肥1洗涂3~5次， 后再用蒸馈水反复洗涂至滤液为中性，将所得产物置于真空干干燥箱中40~70°C干燥 12~2地。[001引 似将步骤（1)所得产物分散在二甲基甲酯胺值MF)中，超声分散1~化，加入异 氯酸醋揽拌，反应3~化后过滤并用二甲基甲酯胺值M巧抽提6~12h，得到异氯酸醋改性 的氧化石墨締；作为优选，异氯酸醋与步骤（1)的氧化石墨締重量比为1~3 : 1。 (3)将异氯酸醋改性的氧化石墨締分散在二甲基甲酯胺值MF)中，加入内酷胺单 体揽拌加热到100~130°c，反应3~化后过滤，再用二甲基甲酯胺抽提6~12h，干燥，得 到内酷胺封端的改性氧化石墨締； 作为优选，内酷胺单体与异氯酸醋改性的氧化石墨締重量比为1~3 : 1。 作为优选，上述二甲基甲酯胺值M巧为无水二甲基甲酯胺。 (4)将内酷胺封端的氧化石墨締与内酷胺单体混合，在溫度为100~120°C的恒溫 条件下超声处理3~化；在溫度为130~140°C下加入催化剂，抽真空除水10~30min后， 加入异氯酸醋，揽拌均匀，在140~170°C下聚合，保溫20~60min得到石墨締原位改性的 聚内酷胺复合材料； 超声分散采用常用方法。[001引 内酷胺单体与内酷胺封端的氧化石墨締重量比为50~100 : 1。 所述的催化剂选自化0H、K0H、己内酷胺钢、己内酷胺钟、乙醇钢、甲醇钢等中的一 种或几种，催化剂与内酷胺封端的氧化石墨締的重量比为0.2~1 : 1。 异氯酸醋与内酷胺封端的氧化石墨締的重量比为0. 1~0.5 : 1。 将步骤（4)得到的复合材料再经干燥、低溫粉碎或研磨的方法最终得到粒径为 10~80微米的复合粉末，其中所述低溫范围为-170°C~0°C。 上述的内酷胺单体选自己内酷胺、癸内酷胺、十二内酷胺中的一种或几种，上述的 异氯酸醋选自甲苯2,4-二异氯酸醋（TDI)、六亚甲基二异氯酸醋（HMDI)、环己基氨基甲酯 基己内酷胺（CCC)、苯甲酯基己内酷胺（PCC)、己二异氯酸醋化DI)、二苯甲烧二异氯酸醋 (MDI)、碳酸二苯醋中的一种或几种。本专利技术的石墨締改性聚内酷胺复合材料，利用异氯酸醋接枝氧化石墨締，之后再 与内酷胺单体反应，形成内酷胺封端的改性氧化石墨締，再按比例与内酷胺烙体混合，进行 原位聚合改性。此种技术使石墨締参与内酷胺的聚合反应，很好的弥补了常规共混方法制 备的石墨締在基体树脂中分散性差的不足，增加了聚酷胺基体与石墨締之间的粘附力，使 石墨締的特有性能得W充分体现。 所述的一种石墨締原位改性聚内酷胺复合材料在激光选择烧结领域中的应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是： (1)本专利技术石墨締原位改性聚内酷胺复合材料的摩擦学性能得到提高，特别使其 摩擦系数明显降低，抗磨损性能大大提高； (2)本专利技术石墨締原位改性聚内酷胺复合材料的抗冲击强度得到提高； (3)本专利技术提供的制备方法简单易行； (4)本专利技术提供的复合材料粉末，使得制件尺寸稳定性、抗磨性能W及初性明显提 局。【具体实施方式】 实施例1 采用Hummer法对石墨进行预处理，即将Ig石墨、lgNaN〇3、3ml质量浓度98%的 H2SO4分别置于S口烧瓶中揽拌5min，再缓慢加入4gKMnO4,室溫下反应lOmin，缓慢加入 50ml去离子水和10gH2〇2,在溫度为70°C的条件下，揽拌、回流反应10小时后趁热用微孔滤 膜抽滤，用5% HCl洗涂3次，后再用蒸馈水反复洗涂至滤液为中性，然后置于真空干干燥 箱中40°C干燥2地，得到氧化石墨締。将氧化石墨締Ig分散在无水DMF中，超声分散比左 右，加入Ig异氯酸醋加热揽拌，反应化后去除产物，并用无水DMF抽提化，得到改性的氧 化石墨締。将Ig改性的氧化石墨締分散在无水DMF中，加入Ig己内酷胺揽拌加热130°C 反应化后，再用无水DMF抽提产物化，产本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种石墨烯原位改性聚内酰胺复合材料，其特征在于，所述的复合材料拉伸强度为60~100MPa，抗冲击强度为90~170J/m，体积磨损率达到（1.0~5.0）x10‑5mm3N‑1m‑1。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郝超伟，来国桥，马清芳，朱晓清，蒋剑雄，罗蒙贤，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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