[发明专利]一种聚酰胺复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及了一种聚酰胺复合材料的制备方法。

背景技术

尼龙作为世界上产量最大、应用范围最广的工程塑料，其具有力学强度高；优良的自润滑性和耐磨性；耐磨损性、耐化学药品性；加工性能优异，易于加工成型等优点。广泛应用于汽车工业、电子电气、机械等领域。

石墨烯(Graphene)是近年来发现的碳元素新的同素异形体，具有由碳原子以sp2杂化轨道键合而成的单层二维碳质材料，其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，是目前世界上最薄的材料。石墨烯由于其典型的二维结构，具有优异的电学性能(室温电子迁移率可达200000cm2·V-1·S-1)，热学性能(导热率达5000W·m-1·K-1)，机械性能(杨氏模量为1100GPa，断裂强度为125GPa)，以及特殊的量子霍尔效应和量子隧穿效应等。由于具备上述各种性能，石墨烯在复合材料领域具有广阔的应用前景，得到了国内外众多学者的广泛研究。

但是，目前将石墨烯应用在尼龙材料上，单独的石墨烯改性聚合物的效果是不理想的，使得石墨烯在尼龙材料上的应用受到限制。当需要获得具有发光性能的尼龙材料时，一般是将荧光粉与尼龙材料混合挤出加工，但由于荧光粉在树脂复合材料中的分散性差，容易发生团聚现象，发光均匀性较差，且发光强度较弱，发光性能和/或余辉效果也会损失严重，不利于发光尼龙材料的应用。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种聚酰胺复合材料的制备方法，经混杂玻璃纤维改性的聚酰胺复合材料的力学性能得到有效的提高，拓宽玻璃纤维增强尼龙复合材料的应用领域。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将10~15份石墨烯/高岭土/SiO2复合填料和5~10份石墨烯/碳酸钙/SiO2复合填料在500~800KW超声震动和1000~1200r/min离心速度搅拌下分散于15~20份去离子水中，处理90~120min形成溶液A；在500~800KW超声震动和1000~1200r/min离心速度搅拌下，加入1~5份石墨烯，处理240~300min形成混合悬浮液；

（2）将40~50份短玻璃纤维添加至所述悬浮液中，在300~500KW超声震动和800~1000r/min离心速度搅拌下处理90~120min，静置60min，去掉上层清液，用去离子水清洗数次，100℃干燥90min，得到混杂玻璃纤维增强体；

（3）按下述重量份数称取物料：尼龙树脂60~70份、混杂玻璃纤维增强体30~40份、尼龙母粒1~5份和抗氧剂0.1~0.3份；将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒，其中所述混杂玻璃纤维增强体由侧喂料加入，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为120~150r/min，温度为265～280℃，即得到聚酰胺复合材料。

本发明具有如下有益效果：经混杂玻璃纤维改性的聚酰胺复合材料的力学性能得到有效的提高，拓宽玻璃纤维增强尼龙复合材料的应用领域，具有良好的经济效益。

具体实施方式

在本发明中，

（1）石墨烯由以下方法制得：取一定量酸素石墨，在空气中1000℃处理1小时，然后在7%H₂的氮氢混合气中1000℃原位还原处理1.5小时，再加入质量比3%的聚乙二醇酯和质量比5.0%的四羧酸二酐二萘，与水配成浓度为80.0%的浆体，先在功率为400W的超声波辅助下进行3500转/分钟球磨8小时，再调整至200W超声波下进行2000转/分钟球磨4小时，球磨后经高速离心机10000转/分钟分离，冷冻干燥，获得石墨烯固体。

（2）量子点碳酸钙，其制备方法可参考中国专利CN103570051B公开的一种微乳液体系制备纳米碳酸钙量子点的方法，具体是先制备出1~3nm的纳米碳酸钙微乳液，再经旋转蒸发并干燥制得量子点碳酸钙粉末。

（3）纳米级高岭土的制备方法如下：将150g高岭土矿石以1500转/分钟的转速球磨60分钟，然后置入5L去离子水中，加入220g醋酸钾搅拌60分钟，抽滤清洗至pH值为7左右，然后在80度条件下烘干后以1200转/分钟的转速球磨60分钟，再调整至300W超声波下进行1800转/分钟球磨1小时，获得粒径在10~30nm的高岭土粉末。