[发明专利]一种羧基化碳纳米管/尼龙66复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种羧基化碳纳米管/尼龙66复合材料的制备方法。

背景技术

碳纳米管有着非常优异的力学性能，碳纳米管的强度比普通碳纤维或玻璃纤维等聚合物常用增强材料高2～3个数量级，且韧性很高，因此，碳纳米管是复合材料理想的准一维轻质增强型功能材料。如果碳纳米管可以均匀地添加到某些基体中构成复合材料，可以极大地改善其性能，是复合材料理想的轻质增强纤维。

尼龙66属于AABB型尼龙，AABB型尼龙具有机械强度高、刚性大的特点，是工程塑料的主要品种，常用于生产强度高、耐磨、自润滑性优良的各种汽车部件、机械部件、电子电器、包装材料等。但是AABB型尼龙也存在低温及干态冲击强度差、吸水率大、缺口冲击强度低等缺点。针对这些缺点的改性研究很多，采用纳米粒子改善AABB型尼龙得到了飞速的发展，但是研究碳纳米管改型AABB型尼龙的研究不多，仅有的研究也集中在采用机械共混的方法，碳纳米管在基体中的分散性不佳，性能提高有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种羧基化碳纳米管/尼龙66复合材料的制备方法。

本发明提出的羧基化碳纳米管/尼龙66复合材料的制备方法，采用酸对碳纳米管进行表面修饰，使其携带羧基基团。然后采用羧基化碳纳米管与制备尼龙66的原料多元胺、多元酸进行原位聚合，使碳纳米管上的羧基基团参与聚合反应，提高碳纳米管在尼龙基体中的分散性和增强碳纳米管与尼龙基体的界面结合力，为制备高性能的复合材料打基础。

本发明提出的羧基化碳纳米管/尼龙66复合材料的制备方法，具体步骤为：

(1)将管径为1～50nm、长度为0.1～50μm的碳纳米管与质子酸混合，在40℃～60℃下用超声波振荡，反应时间为1～8h，所得产物用去离子水清洗呈中性，即得酸化的碳纳米管，原料的质量比为：

原料                        用量(质量份)

未修饰碳纳米管              1～20份

质子酸                      10～100份

(2)将步骤(1)所得酸化的碳纳米管与质子酸混合均匀，在60℃～80℃下用超声波振荡，反应时间为0.5～4h，所得产物用去离子水清洗至中性，过滤，在40℃～100℃温度下烘干，即得到羧基化碳纳米管，原料的质量比为：

原料                        用量(质量份)

酸化的碳纳米管              1～20份

质子酸                      10～100份

(3)将步骤(2)所得羧基化碳纳米管与多元胺、多元酸混合，制备尼龙66盐，所得尼龙66盐与乙酸混合，在200℃温度下，1.5～1.6Mpa下反应1～6h得到复合材料预聚物，所得预聚物烘干后进行缩聚反应，反应后期在真空条件下除去多余水份，即得所需产品；乙酸的用量为尼龙66盐的0.5wt％，原料的质量比为：

原料                        用量(质量份)

羧基化碳纳米管              0.01～0.4

多元胺                      20～50

多元酸                      20～50。

本发明中，所述碳纳米管包括催化裂解、电弧放电、模板法以及激光蒸发方法制备的单壁功多壁碳纳米管，管径为1～50nm，长度为0.1～50μm，并经过酸化处理和纯化处理。

本发明中，所述质子酸为浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸、稀硫酸、稀硝酸、稀盐酸、磷酸、乙酸或双氧水等中一至多种。

本发明中，所述多元胺为己二胺、癸二胺、丁二胺或十二烷二胺等中任一种。

本发明中，所述多元酸为己二酸、癸二酸或十二烷二酸等中任一种。

本发明的优点是：碳纳米管经化学修饰表面带有羧基基团，可与多元胺、多元酸反应形成酰胺键，并经过了超声波分散和强力搅拌分散，因此减少了碳纳米管的团簇现象，提高了碳纳米管的分散性，进而得到了分散性能良好的复合材料。

附图说明

图1为实施例1电镜扫描图。

图2为实施例2电镜扫描图。

图3为实施例3电镜扫描图。

图4为实施例4电镜扫描图。

图5为实施例5电镜扫描图。

图6为比较例1电镜扫描图。

图7为比较例2电镜扫描图。

具体实施方式