[发明专利]一种石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品的挤出成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品的挤出成型方法。

背景技术

尼龙66具有良好的机械性能、较好的柔韧性、耐磨性、耐油性、自润滑性等优良的综合性能，被广泛应用于汽车行业、电子电器工业、机械设备、建筑业等领域。但尼龙66片层材料仍力学强度不高等缺点，限制了其在更大范围的应用。

石墨烯作为一种新型的二维碳纳米材料，单层仅有一个原子尺寸厚。理论研究表明，石墨烯具有优异的力学性能，是目前世界上已知的最强的材料，其极限强度达到130 Gpa，杨氏模量高达1TPa，石墨烯的理论比表面积可达2630 m²/g。另外石墨烯是一种超轻材料，通过理论计算出的石墨烯的面密度为0.77 mg/m²。这些独特的性质使得石墨烯可以作为一种新型的纳米增强填料，通过制备石墨烯改性的尼龙66复合纳米材料来提高尼龙66薄型制品的力学性能。

现有尼龙66薄型制品的力学性能不高，特别是冲击强度低。在聚合物加工过程中，剪切场或拉伸场的存在会对聚合物的分子链取向和结晶产生重要影响，从而影响材料的宏观力学性能。目前的尼龙66虽然通过添加增强剂提高了强度，但是由于纳米级别的增强剂在加入聚合物如尼龙66中后，由于取向的不确定导致结晶的不确定，从而导致得到的复合材料产品的增强效果不佳。这些问题限制了聚合物如尼龙66性能的提高。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有尼龙66薄型制品力学性能不足的问题，提供了一种石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品的挤出成型方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品的挤出成型方法，具体包括以下步骤：

（1）真空干燥后的尼龙66、石墨烯和其它助剂分别采用计量加料的方式加入到双螺杆挤出机中，并在挤出机中混合均匀并进行共混；然后将共混好的共混物挤出造粒得到石墨烯改性尼龙66共混颗粒；

（2）将步骤（1）得到的石墨烯改性尼龙66共混颗粒加入到薄型制品挤出机中挤出成型得到石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品；其中：挤出机的进料段温度为240-270℃，压缩段温度为265-280℃，均化段温度为270-285℃，挤出机的导流段为圆锥形或半单叶双曲面形，挤出机的口模为扁平长方形口模，口模高度为0.1-50mm，口模宽度为100-5000mm，宽度与高度的比值20-1000，物料通过口模的温度为265-285℃、速度为5-100m/min，物料通过口模后的冷却速度为2-20℃/min。

作为优选，所述的石墨烯为具有单层或多层结构的石墨烯，其直径为0.5-20μm，厚度为0.5-10nm，比表面积为20-800m²/g。

作为优选，步骤（1）中每千克尼龙66中加入0.1-50克的石墨烯。

作为优选，步骤（1）中每千克尼龙66中加入0.1-10克其它助剂，其它助剂一定包括热稳定剂。

作为优选，步骤（1）的混合过程中，所述的加工温度为265-285℃。

作为优选，步骤（1）的混合过程中，所述的加工时间为0.5-5分钟。

作为优选，挤出机的导流段为半单叶双曲面形，挤出机的口模为扁平长方形口模，口模高度为0.1-50mm，口模宽度为100-5000mm，宽度与高度的比值50-200，物料通过口模的温度为265-285℃、速度为5-100m/min，物料通过口模后的冷却速度为2-10℃/min。

本发明的高强度尼龙66/石墨烯复合薄型制品，高强度是指拉伸应力大于65MPa、拉伸模量大于1600Mpa、冲击强度大于65KJ/m²的制品。

本发明所用的石墨烯通常为具有单层或多层结构的石墨烯，其直径为0.5-20μm，厚度为0.5-10nm，比表面积为20m²/g-800m²/g，优选单层石墨烯，单层石墨烯比表面积更大，制品的力学性能增强更明显，因此优选。

本发明中所述的石墨烯改性尼龙66复合材料，其含量为每千克尼龙66中加入0.1-50克的石墨烯，优选为0.5-30克，更优选为1-20克，石墨烯含量过低时，起到的增强效果有限，石墨烯含量过高时，石墨烯容易聚集，复合材料加工工艺要求更高，因此优选上述范围。