[发明专利]一种石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品的注塑成型方法

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注塑成型方法。

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片层材料仍有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1 TPa，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。如在注塑成型过程中熔融的物料在薄型的模具内快速流动时会导致聚合物分子链产生高度取向。但是由于在制品的冷却过程中存在聚合物分子链的松弛现象，会导致高度取向的聚合物分子链解取向从而得到各向同性的聚合物制品。而如果加入层状的纳米或微米填料制备聚合物纳米复合材料，各向异性的层状纳米材料在流动场下会产生取向，而取向的纳米材料由于空间限制作用会抑制聚合物分子链的解取向运动，将加工过程中产生的取向结构保存在聚合物制品中。如果将加工过程中产生的尼龙66分子链取向与其在石墨烯表面的附生结晶结合起来，就能使石墨烯与尼龙66之间通过非共价结合的方式增强尼龙66基体与石墨烯之间的界面粘合力，这可以有效提高石墨烯与尼龙66基体间的载荷转移效率，从而达到增强尼龙66基体宏观力学性质的效果。

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，以及目前采用石墨烯增强尼龙66效果不明显的问题，提供了一种石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品的注塑成型方法。

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注塑成型方法，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共混颗粒加入到注塑机中注塑成型得到石墨烯改性尼龙66高强度复合薄型制品；其中：注塑机的模具为扁平状，模具高度为1-100mm，模具长度为100-5000mm、宽度为100-5000mm，长度或宽度与高度的比值20-1000，物料通过喷嘴的温度为265-285℃、注射压力为50-300MPa，模具温度为50-100℃，物料在模具中的冷却速度为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，注塑机的模具为扁平状，模具高度为2-10mm，模具长度为100-5000mm、宽度为100-500mm，长度或宽度与高度的比值20-100，物料通过喷嘴的温度为265-270℃、注射压力为50-150MPa，模具温度为80-100℃，物料在模具中的冷却速度为2-10℃/min。