[发明专利]一种碳纳米管/尼龙6复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及尼龙材料，尤其涉及一种碳纳米管/尼龙6复合材料及其制备方法。

背景技术

现有一般通过添加玻纤和碳纤等来提高PA6（尼龙6）的力学性能，一般玻纤的添加量为40wt%-60wt%，碳纤为20wt%-30wt%，高含量的玻纤能很大程度上增强PA6的拉伸、弯曲强度等，但玻纤的大量添加，一是成本高，而是尼龙6中含有大量的玻纤也降低了尼龙6的其他性能，因此，碳纤的添加反而越来越受到业界的青睐，特别是现有研究的碳纳米管，其具有一维纳米材料的优势，具有巨大的长径比，能大幅提高PA6的力学性能，CNT（碳纳米管）的抗拉强度能达到50～200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6，比常规石墨纤维高一个数量级；CNTs的弹性模量能达到1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍，在PA6中具有好的应用前景，但现有一般在PA6中直接加入CNT干粉，工艺应用发现CNT干粉在PA6中分散效果极差，对PA6的力学性能改善并不明显，其使用效率低，产品的良品率低，制备成本高，不利于大规模化生产。

发明内容

本发明为了解决现有碳纳米管/尼龙6复合材料的力学性能不理想，产品的良品率低，制备成本高，不利于大规模化生产的问题，提供一种拉伸强度、屈服强度及弯曲模量均很高且材料的表面电阻低的综合性能优，成本低，适合大规模化生产的碳纳米管/尼龙6复合材料及其制备方法。

本发明的第一个目的是提供一种碳纳米管/尼龙6复合材料，包括改性碳纳米管和尼龙6，所述改性碳纳米管为经过表面改性的碳纳米管，以碳纳米管/尼龙6复合材料的重量百分含量为基准，所述改性碳纳米管的重量百分含量为1wt%-20wt%。

进一步优先，改性碳纳米管的重量百分含量为1wt%-2wt%。

本发明的第二个目的是提供一种碳纳米管/尼龙6复合材料的制备方法，步骤包括：制备改性碳纳米管；将改性碳纳米管与尼龙6混合制得浆料，后挤出制得碳纳米管/尼龙6复合材料。

与现有技术相比，本发明所制备的CNT/尼龙6复合材料的拉伸强度高、屈服强度强、弯曲模量高，特别是同时材料的表面电阻却得到大幅降低，材料的综合性能优，且CNT在PA6中的分散性好，产品的良率高，CNT的添加量低，仅需1wt%-2wt%即可大幅提高材料的综合性能，成本低，适合大量工业化生产。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种碳纳米管/尼龙6复合材料，包括改性碳纳米管和尼龙6，所述改性碳纳米管为经过表面改性的碳纳米管，以碳纳米管/尼龙6复合材料的重量百分含量为基准，所述改性碳纳米管的重量百分含量为1wt%-20wt%。拉伸强度、屈服强度及弯曲模量均很高，且材料的表面电阻低，综合性能优，成本低，适合大规模化生产。

优选，经过表面改性的碳纳米管为经过酸洗或双氧水洗，再经过分散剂处理的碳纳米管。

优选，酸洗或双氧水洗包括将碳纳米管于50-80℃条件下浸入酸性溶液或者双氧水中处理1-24h。其中，酸性溶液本发明没有特别限制，可以为本领域常用的酸性溶液，优选酸性溶液选自体积浓度为25%-75%的浓H₂SO₄、体积浓度为25%-75%的浓HNO₃和体积浓度为25%-75%的王水中的一种。其中，王水包括体积浓度为25%-37.5%的浓HCL和体积浓度为25%-75%的浓HNO3，浓HCL与浓HNO3的体积比为3:1。优选，双氧水为体积浓度为25%-75%的H₂O₂。

优选，分散剂处理包括将经过酸洗或双氧水洗的碳纳米管于40℃-80℃条件下浸入含有分散剂的溶液中处理6-12h，后干燥。分散剂本发明没有特别限制，可以为本领域技术人员公知的各种分散剂，优选，分散剂的溶液选自质量浓度为1%-5%的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶液、质量浓度为1%-5%的聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）溶液、质量浓度为1%-5%的磷酸酯溶液、质量浓度为1%-5%的聚羧酸衍生物溶液、质量浓度为1%-5%的十二烷基磺酸钠（SDS）溶液和质量浓度为1%-5%的脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）溶液中的一种或几种。具体的磷酸酯溶液可以为RS-710，具体的聚羧酸衍生物溶液可以为分散剂CF。