[发明专利]一种氧化石墨烯、绢云母、聚酰胺6复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯、绢云母、聚酰胺6复合材料及其制备方法，属于高分子材料领域。针对聚酰胺6工业丝力学性能的高要求，本发明公开了一种用于制备高强低伸长率聚酰胺纤维的复合材料，首先将氧化石墨烯通过超声、剪切、乳化一体化技术分散于开环剂溶液，然后将改性绢云母和其分散液反应再通过超声、剪切、乳化一体化技术分散，最后和液体己内酰胺进行混合分散进行原位聚合改性。本发明的聚酰胺6复合材料制得的纤维不仅力学性能优异而且具有多功能性。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，更具体地说，涉及一种氧化石墨烯、绢云母、聚酰胺6复合材料及其制备方法。

背景技术

聚酰胺-6纤维是由单体己内酰胺开环聚合、纺丝所得的聚己内酰胺纤维，又名尼龙6或锦纶6，具有机械强度高、韧性好、耐磨、耐弱酸碱等优点，目前广泛应用于纺丝及工程塑料领域。然而，随着工业现代化进程的加快，传统的聚酰胺-6已经不能再满足人们的需求，多功能聚酰胺-6纤维已经成为发展趋势。

目前主要改性手段是对含有聚酰胺-6的基体树脂进行改性，一般引入玻璃纤维、纳米二氧化硅、碳纳米管、蒙脱土、云母、纳米银、铜、锌等来获取高性能聚酰胺-6产品。上述改性方式能在一定程度上提高聚酰胺-6材料的特定性能，然而由于绝大部分的改性都是通过物理共混的方式进行的，导致改性材料在基体聚酰胺-6中的分散性不好，改性时易团聚，改性效果并不理想。

石墨烯是由杂化的碳原子构成的二维碳原子片，碳原子呈六方蜂窝状；其由一层碳原子构成的特点被赋予了多种性能；氧化石墨烯(GO)是在石墨烯的基础上引入功能性的基团，使其具有某些新特性的一种功能化的石墨烯，功能性的基团包括位于氧化石墨烯的基面上的羟基和环氧基以及边缘处的羧基和羟基，利用氧化石墨烯表面基团可以进行原位聚合改性，提高石墨烯在基体材料中的分散性，降低石墨烯的改性用量。

绢云母是非常细小的鳞片状白云母，因其解理面呈现丝绢光泽而得名，其分子式为 KAl[AlSi₃O₁₀](OH)₂。绢云母是以两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体为基本结构单元，并在结构单元之间填充K⁺而构成的2∶1型层状硅酸盐矿物，其单元片层性能优异而稳定。绢云母属于单斜晶体，抗磨性和耐磨性好，耐热绝缘，难溶于酸碱溶液，化学性质稳定。其弹性模量为1505～2134MPa，耐热度500～600℃，导热率0.419～0.670W/(m·K)。

发明内容

针对改性聚酰胺6纤维存在的分散性差、改性效果不佳以及工业丝要求高强低伸长率的问题，本发明提供一种氧化石墨烯、绢云母、聚酰胺6复合材料及其制备方法，本发明是通过将氧化石墨烯混合液和改性绢云母通过超声、剪切、乳化一体化技术进行分散混合，得到复配产物，再将氧化石墨烯和绢云母复配产物和单体己内酰胺进行开环、聚合反应实现氧化石墨烯和绢云母对聚酰胺-6进行改性目的。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种氧化石墨烯、绢云母、聚酰胺6复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将氧化石墨烯粉体分散至开环溶液中，得到分散液；

步骤2，将改性绢云母分散于步骤1得到的分散液中，分散处理的时间为2～4h，得到复配分散液，所述氧化石墨烯粉体、改性绢云母的质量比是1:(1～25)；

步骤3，将步骤2得到的复配分散液和己内酰胺液体按照氧化石墨烯、己内酰胺的质量比是1:(10～200)进行混合、分散，得到分散后混合液；

步骤4，将步骤3得到的混合液进行开环反应、聚合反应、切片、萃取、干燥，得到氧化石墨烯、绢云母、聚酰胺6复合材料。

优选地，所述步骤1和步骤3中的分散方式均为超声、剪切、乳化同时进行的复合混合分散方式。