[发明专利]一种高分散性胺基化碳纳米管/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，具体涉及一种高分散性胺基化碳纳米管/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是尼龙系列产品中开发较早、产量最大、应用最广的品种之一。它具有机械强度高、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。但是尼龙66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，采用纳米粒子改善尼龙66得到了飞速的发展，但是研究碳纳米管改型尼龙66的研究极少，仅有的少数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。本方法采用胺基化碳纳米管与己二胺、己二酸进行原位聚合，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，得到高分散性的复合材料，为制备高性能的复合材料打基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高分散性胺基化碳纳米管/尼龙66复合材料的制备方法。

本发明提出的高分散性胺基化碳纳米管/尼龙66复合材料的制备方法，其具体步骤如下：

(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，烘干，即得酸化的碳纳米管，其原料的组成比例如下：

原料                        用量(质量份)

碳纳米管                    1～20份

质子酸                      10～100份

(2)将步骤(1)酸化后的碳纳米管与质子酸混合，在60℃～80℃下用超声波振荡，反应时间为0.5～2h，所得产物用去离子水清洗呈中性，40℃～100℃温度条件下蒸干，得到羧基化碳纳米管，其原料的组成比例如下：

原料                        用量(质量份)

酸化后的碳纳米管            1～20份

质子酸                      10～100份

(3)将步骤(2)制得的羧基化碳纳米管与缩合剂、多元胺混合，在100℃～150℃温度下加热回流搅拌，反应时间为12～96h，所得产物用无水乙醇洗涤，并在超声波振荡条件下洗去多余的胺、缩合剂及其他副产物，用微孔滤膜过滤，重复清洗(如3～5次)，滤出的碳管在40℃～100℃温度条件下蒸干，得到胺基化碳纳米管，其原料的组成比例如下：

原料                        用量(质量份)

羧基化碳纳米管              1～20份

缩合剂                      10～30份

多元胺                      50～90份

(4)将步骤(3)制得的胺基化碳纳米管与己二胺、己二酸混合制备尼龙66盐，在尼龙66盐中加入乙酸，混合均匀，在190～200℃温度下，在1.5～1.6Mpa下反应1～6h，得到复合材料预聚物，将预聚物烘干，进行缩聚反应，即得所需材料，乙酸的用量为尼龙66盐的0.5wt％，其原料的组成比例如下：

原料                        用量(质量份)

胺基化碳纳米管              0.01～0.4份

己二胺                      20～50份

己二酸                      20～50份。

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或多壁碳纳米管，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、乙酸或双氧水的一至几种的混合物。