[发明专利]一种尼龙/石墨烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种尼龙/石墨烯复合材料及其制备方法。

背景技术

尼龙（PA），聚酰胺，是分子主链上含有重复酰胺基团-[NHCO]-的热塑性树脂总称，也是五大工程塑料中最多且用量最大的一种高分子材料。由于尼龙弹性好、机械强度高、耐磨、耐酸、抗油和抗酶菌等优点，被广泛应用于汽车工业、交通运输业、机械制造工业、薄膜及日常用品。相比于金属材料，尼龙材料的成本低，且制作加工工艺更简便，但是，尼龙材料的导热不如传统的金属材料，故而限制了其在对导热性要求高的领域的应用。现有技术中，有用到导热良好的氧化铝、氧化镁和碳化硅来改善尼龙的导热性，制备各种尼龙基复合材料，然而，这些尼龙基复合材料的导热系数仍然较低，通常这些复合材料的导热系数仍低于1W/(m·k)，不能满足实际需求。

发明内容

要解决的技术问题是：解决尼龙基材料的导热性不佳，不能满足实际应用需求的问题，提供一种尼龙/石墨烯复合材料及其制备方法。

技术方案：为了解决上述问题，本发明提供了一种尼龙/石墨烯复合材料，包括以下组分重量份数的组分：

尼龙树脂50-85份、石墨烯粉末10-30份、改性聚四氟乙烯5-18份、玻璃纤维1-6份、水镁石纤维2-10份、聚对苯二甲酸乙二醇酯2-5份、环氧树酯1-5份、丙烯酸树酯1-3份、聚苯颗粒2-6份、硝酸铅1-8份、硅烷偶联剂3-7份和助剂0.5-1份。

优选的，一种尼龙/石墨烯复合材料，包括以下组分重量份数的组分：

尼龙树脂63-78份、石墨烯粉末15-25份、改性聚四氟乙烯8-13份、玻璃纤维3-6份、水镁石纤维5-10份、聚对苯二甲酸乙二醇酯3-5份、环氧树酯2-5份、丙烯酸树酯1-3份、聚苯颗粒2-6份、硝酸铅2-8份、硅烷偶联剂5-7份和助剂0.5-1份。

优选的，一种尼龙/石墨烯复合材料，包括以下组分重量份数的组分：

尼龙树脂65份、石墨烯粉末18份、改性聚四氟乙烯10份、玻璃纤维2份、水镁石纤维6份、聚对苯二甲酸乙二醇酯4份、环氧树酯5份、丙烯酸树酯2份、聚苯颗粒3份、硝酸铅3份、硅烷偶联剂6份和助剂1份。

优选的，所述尼龙树脂为PA66、PA12和PA610中的至少一种。

优选的，所述改性聚四氟乙烯为由陶瓷纤维改性。

优选的，所述助剂包括抗氧化剂、分散剂和耐高温助剂。

优选的，所述的硅烷偶联剂为A-171、A-172和KH550的至少一种。

以上所述的一种尼龙/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将尼龙树脂和石墨烯粉末先按一定比例研磨混合，再加入一定比例的改性聚四氟乙烯、环氧树酯、硅烷偶联剂和助剂在混合器中混合均匀，然后置于烘箱中于60℃干燥8h，得到混合物A；

将一定比例的玻璃纤维、水镁石纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酸树酯、聚苯颗粒和硝酸铅在混合器中混合均匀，将混合物A置于烘箱中于60℃干燥8h，得到混合物B；

将混合物A置于双螺杆挤出机加料口，再将混合物B置于中间加料口，控制挤出机四个区的温度均为200℃~250℃，经熔融挤出，冷却造粒，即得尼龙/石墨烯复合材料。

本发明具有以下有益效果：本发明所制备的尼龙/石墨烯复合材料，不仅制备工艺简单，而且实验结果显示所制备的尼龙/石墨烯复合材料的导热性明显改善，导热系数为2.23~5.47W/(m·k)，均大于1W/(m·k)，因而可扩大尼龙/石墨烯复合材料的实际应用。

具体实施方式：

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例1

一种尼龙/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将尼龙树脂50份（包括PA66：30份和PA12：20份）和石墨烯粉末10份研磨混合，再加入由陶瓷纤维改性的改性聚四氟乙烯5份、环氧树酯1份、硅烷偶联剂（KH550）3份和助剂0.5份，在混合器中混合均匀，其中，助剂包括常规使用的抗氧化剂0.2份、分散剂0.2份和耐高温助剂0.1份；然后置于烘箱中于60℃干燥8h，得到混合物A；

将玻璃纤维1份、水镁石纤维2份、聚对苯二甲酸乙二醇酯2份、丙烯酸树酯1份、聚苯颗粒2份和硝酸铅1份在混合器中混合均匀，将混合物A置于烘箱中于60℃干燥8h，得到混合物B；