[发明专利]一种高强、高韧碳纤维/石墨烯尼龙6复合材料制备方法

权利要求书

1.一种高强、高韧碳纤维/石墨烯尼龙6复合材料制备方法，其特征在于，包括步骤如下：

(1)将表面含有羧基的氧化石墨烯粉与己内酰胺混合，加热超声振荡，得到均匀混合液；加热超声温度为80-100℃，时间为0.5-3h；

(2)将步骤(1)中产物转移至高温高压反应釜中，加入水，通入氮气和抽真空循环操作多次，排出釜内空气，搅拌，按一定聚合工艺进行反应；

(3)步骤(2)反应结束后，产物经过水冷取出，粉碎后在沸水中进行萃取；

(4)将步骤(3)所得产物取出，在真空烘箱中进行真空加热处理，制备出石墨烯尼龙6复合材料；

(5)将步骤(4)产物与碳纤维按照一定的配比使用双螺杆挤出机进行共混，即可得到具有高强度、高韧性的碳纤维/石墨烯尼龙6复合材料；

步骤(2)所述的聚合工艺为：升温至80-100℃搅拌1-2h，再此过程中装置中还存在水溶液；然后升温至150-190℃搅拌0.5-1.5h，升温至200-230℃搅拌0.5-2h，在上述过程中，水溶液中的水全部转为水蒸气，且保持压力为2-4MPa；然后排水蒸汽，抽真空，升温至250-300℃，反应1-4h，泄压至常压，再抽真空，保持1-8h。

2.按照权利要求1所述的一种高强、高韧碳纤维/石墨烯尼龙6复合材料制备方法，其特征在于，氧化石墨烯，碳氧比3-6之间，片层单边尺寸200nm-100μm，层数在1-10层之间。

3.按照权利要求1所述的一种高强、高韧碳纤维/石墨烯尼龙6复合材料制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的体系中加入的水作为开环剂引发己内酰胺开环，然后发生聚合反应，并且在尼龙链聚合过程中，与氧化石墨烯表面的羧基发生反应，接枝在氧化石墨烯表面。

4.按照权利要求1所述的一种高强、高韧碳纤维/石墨烯尼龙6复合材料制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的加入水的质量为步骤(1)中产物质量的1-30％。

5.按照权利要求1所述的一种高强、高韧碳纤维/石墨烯尼龙6复合材料制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的萃取时间为12-96h，换水重复2-5次。

6.按照权利要求1所述的一种高强、高韧碳纤维/石墨烯尼龙6复合材料制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的真空加热处理温度为50-100℃，时间为12-96h。

7.按照权利要求1所述的一种高强、高韧碳纤维/石墨烯尼龙6复合材料制备方法，其特征在于，步骤(5)所述的挤出机温度设置：一区为180℃-250℃，二区-六区为200℃-260℃，七区-十二区为210℃-300℃，机头温度220℃-300℃，螺杆转速为200-400r/min。

8.按照权利要求1所述的一种高强、高韧碳纤维/石墨烯尼龙6复合材料制备方法，其特征在于，在复合材料中氧化石墨烯质量分数为0.01-3％，碳纤维质量分数为10-40％，尼龙质量分数为57-89.99％。

9.按照权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的一种高强、高韧碳纤维/石墨烯尼龙6复合材料。