一种以超支化聚乙烯接枝聚酰胺为助剂制备高力学强度尼龙复合材料的方法技术

本申请涉及增强聚合物技术领域，具体涉及一种以超支化聚乙烯接枝聚酰胺为助剂制备高力学强度尼龙复合材料的方法，将尼龙树脂放于

【技术实现步骤摘要】
一种以超支化聚乙烯接枝聚酰胺为助剂制备高力学强度尼龙复合材料的方法


[0001]本申请涉及增强聚合物
，具体涉及一种制备高力学强度聚合物材料的方法
。

技术介绍

[0002]尼龙材料是世界上出现的第一种合成纤维材料，其各项力学性能优异，并且在低温环境性能稳定，不易发生化学反应，机械性能良好，具有优越的电绝缘性能，材料比重较小，具有良好的可塑性，耐磨性好，所以能够在各个领域中作为一种优良的工程塑料被广泛的应用
。
[0003]但由于尼龙材料具有吸水性大
、
耐酸抗腐蚀性差以及在环境干态和较低温环境下易变形等缺点，导致尼龙材料无法满足更高力学性能等要求下的适用场景，使尼龙材料的应用范围受到了一定的限制
。
为了优化尼龙材料的性能并改进其上述缺点，扩大尼龙材料在工程工业和生活上的应用范围，国内外研究人员采用多种手段对尼龙材料进行改性，来获得高韧性
、
高强度
、
低吸水性的尼龙品种
。
[0004]目前主要的尼龙增强改性方法有玻纤增强
、
无机矿物增强和矿物纤维掺混增强尼龙等方法
。
其中玻纤增强能够有效地分散材料载荷，提高材料强度，但是复合材料的耐磨性能比较差；无机矿物增强改性是向尼龙材料基体中添加稀土
、
粉煤灰等无机矿物，因无机矿物的资源丰富
、
改性材料的性能稳定等优势，无机矿物增强方法拥有广阔的开发前景，但是因为无机矿物和尼龙基体的相容性较差，需要在混合时添加一定的相容剂，而相容剂的添加含量多少又较难控制，针对此，本文通过超支化聚乙烯接枝聚酰胺
(
超支化聚乙烯接枝聚酰胺
)
处理碳纳米管粉末得到碳纳米管分散液，然后将分散液与尼龙
66
共同混合，混合料通过转矩流变仪共混，再用全自动压片机成型得到尼龙改性增强材料
。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种以超支化聚乙烯接枝聚酰胺为助剂辅助稳定碳纳米管制备力学增强聚合物材料的方法，该方法优势在于方法简单
、
容易操作
、
价格低廉
、
制备条件温和
、
环境友好以及可以高效持续大量生产力学性能良好的高分子材料
。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种以超支化聚乙烯接枝聚酰胺为助剂制备聚合物材料的方法，包括如下步骤：
(1)
用分析天平按比例称取碳纳米管粉末
、
超支化聚乙烯接枝聚酰胺以及移液枪量取一定量的溶剂放于蓝口玻璃瓶中，开启循环水保持超声池水温稳定，进行超声
。
[0008](2)
超声结束后，将所得混合溶液倒入离心管，在转速为
6000r/min
条件下离心
45min
；离心完成后，用巴氏滴管吸取上清液于干净的蓝口玻璃瓶中；
[0009](3)
取上述所制备的碳纳米管分散液，利用孔径为
0.1
μ
m
的聚四氟乙烯滤膜进行真空抽滤以除去溶液中游离的超支化聚乙烯接枝聚酰胺
。
[0010](4)
将含有游离超支化聚乙烯接枝聚酰胺的碳纳米管分散液的滤饼放置于新鲜的氯仿中再次超声
30min
，使滤膜上的石墨烯重新在溶剂中分散，重复过滤以及回超操作3次得到去除过量的聚合物的碳纳米管分散液；
[0011](5)
将其置于
80℃
的鼓风干燥箱中
24
小时以去除有机溶剂，最后得到黑色粉末；将尼龙树脂放于
80℃
的鼓风干燥箱中烘干
12
小时，将得到的黑色粉末与烘干后的尼龙树脂按配比预混合；用转矩流变仪熔融混合，最后热压成片得到聚合物材料
。
[0012]其中，碳纳米管粉末与超支化聚乙烯接枝聚酰胺的质量比为
1:1
‑
1:20
；以超支化聚乙烯接枝聚酰胺剥离后的碳纳米管和尼龙的总质量为
100
％计，尼龙的质量百分含量为1％～
99
％，超支化聚乙烯接枝聚酰胺剥离后的碳纳米管的质量百分含量为1％
‑
20
％
。
[0013]本专利技术是利用超支化聚合物作为助剂对碳纳米管进行液相超声分散得到高分散性的碳纳米管溶液，碳纳米管因为其卓越的力学性能而被认为是复合材料的理想填充体，碳纳米管分散液中碳纳米管表面附着超支化聚乙烯接枝聚酰胺，在热压成型过程中防止碳纳米管的团聚，增强填料与基体的相容性，防止形成缺陷，避免在受力过程中应力集中，最终提高基体的力学性能
。
[0014]在上述技术方案中，超支化聚乙烯接枝聚酰胺的作用有二，第一：超支化聚乙烯接枝聚酰胺表面特有的树枝状结构，当超支化聚乙烯接枝聚酰胺与碳纳米管接触时会产生
CH
‑
π
作用，在外力的作用下会剥离出碳纳米管，从而得到均匀分散且不相互缠结的多壁碳纳米管；第二：超支化聚乙烯接枝聚酰胺和尼龙的相容性非常好，当超支化聚乙烯接枝聚酰胺剥离出碳纳米管后，以
CH
‑
π
作用粘附在碳纳米管表面时，这种力很强，以至于超支化聚乙烯接枝聚酰胺不能在外力作用下与碳纳米管分离
。
此时粘附有超支化聚乙烯接枝聚酰胺的碳纳米管会随着超支化聚乙烯接枝聚酰胺粘附在尼龙的表面，增加了尼龙与碳纳米管的相容性，从而更好的增强力学性能
。
[0015]本专利技术步骤
(1)
中，使一定量的碳纳米管和超支化聚乙烯接枝聚酰胺在一定量的有机溶剂中混合并超声的目的在于使得超支化聚乙烯接枝聚酰胺可以充分
、
均匀地粘附在碳纳米管的表面
。
；所述的有机溶剂优选对于超支化聚乙烯接枝聚酰胺具有良好溶解性能的有机溶剂，这类有机溶剂有很多，如氯仿
、
四氢呋喃
、
二氯甲烷
、
石油醚和乙醚等，特别优选的有机溶剂为氯仿
、
二氯甲烷和四氢呋喃中的至少一种，超支化聚乙烯接枝聚酰胺在这几种有机溶剂中溶解性能最佳使得超支化聚乙烯接枝聚酰胺的支链可以完全舒展开，可以有更多的机会和碳纳米管接触，更好地粘附在碳纳米管表面，以获得更多的单独分散的均匀的碳纳米管，超支化聚乙烯接枝聚酰胺粘附在碳纳米管表面，进而获得力学性能更佳的增强聚合物材料
。
[0016]作为优选，步骤
(1)
在操作上可以先将超支化聚乙烯接枝聚酰胺溶于有机溶剂中，再将超支化聚乙烯接枝聚酰胺溶液与碳纳米管混合
。
[0017]本专利技术步骤
(2)
中，离心处理的过程中，离心转速可以根据分散液的状态适当调整，转速为
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种以超支化聚乙烯接枝聚酰胺为助剂制备高力学强度尼龙复合材料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)
用分析天平按比例称取碳纳米管粉末
、
超支化聚乙烯接枝聚酰胺以及移液枪量取一定量的溶剂放于蓝口玻璃瓶中，开启循环水保持超声池水温稳定，进行超声；
(2)
超声结束后，将所得混合溶液倒入离心管，在转速为
6000r/min
条件下离心
45min
；离心完成后，用巴氏滴管吸取上清液于干净的蓝口玻璃瓶中，得到碳纳米管分散液；
(3)
取上述所制备的碳纳米管分散液，利用孔径为
0.1
μ
m
的聚四氟乙烯滤膜进行真空抽滤以除去溶液中游离的超支化聚乙烯接枝聚酰胺；
(4)
将含有游离超支化聚乙烯接枝聚酰胺的碳纳米管分散液的滤饼放置于新鲜的氯仿中再次超声
30min
，使滤膜上的石墨烯重新在溶剂中分散，重复过滤以及回超操作3次，得到去除过量的聚合物的碳纳米管分散液；
(5)
将其置于
80℃
的鼓风干燥箱中
24
小时以去除有机溶剂，最后得到黑色粉末；将尼龙树脂放于
80℃
的鼓风干燥箱中烘干
12
小时，将得到的黑色粉末与烘干后的尼龙树脂按配比预混合；用转矩流变仪熔融混合，最后热压成片得到聚合物材料；其中，碳纳米管粉末与超支化聚乙烯接枝聚酰胺的质量比为
1:1
‑
1:20
；以超支化聚乙烯接枝聚酰胺剥离后的碳纳米管和尼龙的总质量为
100
％计，尼龙的质量百分含量为1％～
99
％，超支化聚乙烯接枝聚酰胺剥离后的碳纳米管的质量百分含量为1％
‑
20
％
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的有机溶剂为对于超支化聚乙烯接枝聚酰胺具有良好溶解性能的有机溶剂，优选的有机溶剂有丙酮，二氯甲烷，四氢呋喃，三氯甲烷，
N,N
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立新，王文林，王清，叶会见，
申请(专利权)人：浙江元盛塑业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：