[发明专利]一种高性能石墨烯/尼龙6合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能石墨烯/尼龙6合金及其制备方法，所述合金包括石墨烯/尼龙6母粒、尼龙6弹性体、高分子材料、增容剂和抗氧化剂，所述石墨烯/尼龙6母粒是通过在氧化石墨烯片层上原位聚合制备石墨烯/尼龙6树脂，再将石墨烯/尼龙6树脂与尼龙6共混挤出制得；所述合金是将石墨烯/尼龙6母粒与尼龙6弹性体、高分子材料、增容剂、抗氧化剂共混挤出制得；本发明所述合金具有更加优异的力学性能，如更优的缺口冲击强度、拉伸强度和弯曲强度等，在此基础上由于石墨烯与尼龙6弹性体的协同作用使得合金具有超高的韧性，并且本产品的生产过程简单易于工业化连续生产，拥有广阔的应用前景，具有较高的经济效益。

【技术领域】

本发明涉及高分子材料合金制备技术领域，具体涉及一种高性能石墨烯/尼龙6合金及其制备方法。

【背景技术】

尼龙6(PA6)凭借其优良的性能，成为应用最为广泛的工程塑料品种之一，居五大工程塑料之首，但其耐强酸强碱性差，干态韧性不足，低温冲击强度低，容易燃烧等大大限制了PA6的应用，为了克服PA6上述性能的不足，方法是利用相容剂使PA6合金化，将高分子材料性能上或成本上的优势加到PA6上，达到高性能、高附加值、低成本的目的。但是，其性能提高程度有限，仍不能满足一些领域对PA6合金的要求。

石墨烯是一种纳米材料，其分子结构为平面碳层，在材料学、物理学、化学领域都具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料；石墨烯的出现为人们在改性尼龙的方法上提供了新的思路；如专利CN201710249561.9一种尼龙6/聚丙烯/石墨烯纳米复合材料及其制备方法，其中公开的技术方案为：将改性石墨烯和己内酰胺制得石墨烯/PA6纳米复合材料，再将石墨烯/PA6纳米复合材料、聚丙烯和增容剂混合挤出造粒得尼龙6/聚丙烯/石墨烯纳米复合材料，但是该复合材料的性能难以令人满意。

【发明内容】

本发明的目的在于，提供一种高性能石墨烯/尼龙6合金及其制备方法，所述合金具有更加优异的力学性能，所述制备方法过程简单易于工业化连续生产，拥有广阔的应用前景。

本发明采用如下技术方案：一种高性能原位聚合石墨烯/尼龙6合金，包括石墨烯/尼龙6母粒、尼龙6弹性体、高分子材料、增容剂、抗氧化剂，且所述各成分的质量比为：(20～80):(5～15):(10～60):(5～20):(0.1～1)，其中石墨烯/尼龙6母粒是将氧化石墨烯与己内酰胺单体原位聚合后再与纯尼龙6经熔融共混后挤出得到。

优选地，所述氧化石墨烯/尼龙6母粒中氧化石墨烯的含量为0.045～2.5％；所述氧化石墨烯/尼龙6母粒中氧化石墨烯的含量进一步优选为0.09～1.5％。

尼龙6弹性体是尼龙6与聚醚嵌段聚合的热塑性弹性体，由于分子链中有着聚醚软段因此有着极好的韧性，当材料受到冲击时，软段能够吸收冲击能量，因此能够提高体系的韧性，并且该弹性体以尼龙6为硬段，因此能够与石墨烯/尼龙6有着极佳的相容性，保证材料性能。

石墨烯作为刚性填料，可以大幅度提高复合材料的力学性能，但会稍微降低基体的韧性，而且石墨烯会出现添加阈值，即随着石墨烯添加量的增加，复合材料的力学性能会出现明显下降，所以，石墨烯的添加量也是本申请研究的重点。

优选地，步骤(5)中所述的高分子材料选自三元乙丙橡胶(EPDM)、聚乳酸(PLA)、聚苯乙烯(PS)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中的一种或几种。

优选地，步骤(5)中所述的增容剂选自马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA-g-MAH)、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-g-MAH)、马来酸酐接枝聚苯乙烯(PS-g-MAH)、马来酸酐接枝聚乳酸(PLA-g-MAH)中的一种或几种。

优选地，所述抗氧化剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、Irganox B900、抗氧剂3114、抗氧剂1098、抗氧剂245中的一种或几种。