[发明专利]添加改性炭黑和碳纤维的尼龙6复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子复合材料的制备技术，特别涉及一种尼龙6复合材料的制 备方法。

背景技术

尼龙6又名聚酰胺6，是一种工程塑料，可用于制作塑料齿轮、风扇叶片、汽车零部 件等。尼龙6具有韧性好、耐磨等一系列优点,但也存在着吸湿性大、制品尺寸稳定性差、耐 强酸强碱性差等缺点。采用尼龙6制成的塑料风扇叶片等零部件，在其运转使用过程中，有 时候容易产生静电而对机器设备不利，为了克服这一缺点，可将具有导电性的炭黑、碳纤维 添加到尼龙6中制成尼龙6/炭黑/碳纤维复合材料。但无机的炭黑和碳纤维与有机的尼龙6 共混复合改性时，存在复合材料内部的界面结合性不高的问题，从而影响尼龙6/炭黑/碳纤 维复合材料的力学性能，添加硅烷类偶联剂可在一定程度上改善复合材料内部的界面结合 性能。将酸处理后的炭黑与已二胺等发生反应，同时对碳纤维进行酸处理，再将改性炭黑、 酸处理碳纤维、尼龙6在挤出机中熔融共混，以增强无机的炭黑和碳纤维与有机的尼龙6的 界面结合从而改善尼龙6的性能，这样的研究目前尚未见诸报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种在尼龙6中添加改性炭黑和碳纤维的复合材料制备方 法，利用该方法制备出的尼龙6复合材料具有良好的力学性能。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种添加改性炭黑和碳纤维的尼龙6复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步 骤：

第一步，改性炭黑的制备：

（1）按质量比，炭黑∶浓硫酸∶浓硝酸=1∶（1～2）∶（0.5～1），将上述组分称量混合，室温 下搅拌后过滤,用过量水洗涤滤出物，然后将滤出物干燥，得到酸处理炭黑；

（2）按质量比，酸处理炭黑∶已二胺∶1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐∶1- 羟基苯并三唑=100∶（8～12）∶（4～6）∶（1～3），将上述组分称量混合，室温下在球磨机中球 磨，得到改性炭黑；

第二步，按质量比，碳纤维∶浓硫酸∶浓硝酸=1∶（1～2）∶（0.5～1），将上述组分称量混 合，室温下搅拌后过滤,用过量水洗涤滤出物，然后将滤出物干燥，得到酸处理碳纤维；

第三步，按质量比，尼龙6∶改性炭黑∶酸处理碳纤维=100∶（15～20）∶（1～2），将上述组 分称量混合，得到混合料；

第四步，将混合料加入双螺杆挤出机中，在不高于250℃条件下熔融共混挤出，得到添 加改性炭黑和碳纤维的尼龙6复合材料。

上述步骤中，第一步（1）中搅拌时间为24～36小时，第一步（2）中球磨时间为24～ 36小时，第二步中搅拌时间为24～36小时，第四步中挤出温度分四段设置，从进料口到出料 口依次为220℃-230℃-240℃-245℃。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明制备改性炭黑时，在少量1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐和1-羟 基苯并三唑的促进作用下，将酸处理后的炭黑与已二胺发生反应，在炭黑表面接枝氨基从 而对炭黑表面进行有机化改性，使得改性炭黑、酸处理碳纤维、尼龙6在挤出机中进行熔融 共混时，改性炭黑表面接枝的氨基、酸处理碳纤维表面的羧基、尼龙6分子链上的氨基之间 发生一定的结合作用，以增强无机的炭黑和碳纤维与有机的尼龙6的界面结合，从而使制得 的添加改性炭黑和碳纤维的尼龙6复合材料具有良好的力学性能。

本发明制得的添加改性炭黑和碳纤维的尼龙6复合材料，可用于加工制成具有抗 静电性能和力学性能良好塑料风扇叶片等零部件，可拓展尼龙6的应用范围。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

一种添加改性炭黑和碳纤维的尼龙6复合材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步，按表1的质量比配方，顺序制备酸处理炭黑①、改性炭黑②，其中，①在室温下 搅拌后过滤,用过量水洗涤滤出物，然后将滤出物干燥，②在室温下在球磨机中球磨；

第二步，按表1的质量比配方，制备酸处理碳纤维③，其中，③在室温下搅拌后过滤,用 过量水洗涤滤出物，然后将滤出物干燥；

第三步，按表1的质量比配方称量混合，得到混合料④；