[发明专利]一种碳纳米管改性方法、导电PA材料及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种碳纳米管改性方法、导电PA材料及其制备方法。本发明的碳纳米管改性方法，包括如下制备步骤：步骤一、将聚氨酯溶液与碳纳米管混合，并研磨均匀，得预分散液；步骤二、采用微射流分散技术对预分散液进行分散，获得分散液；步骤三、对分散液进行冷冻干燥，得到改性碳纳米管。本发明的碳纳米管改性方法可以有效提高碳纳米管在PA树脂中的分散性能以及碳纳米管与PA树脂的相容性。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种碳纳米管改性方法、导电PA材料及其制备方法。

背景技术

导电塑料是将树脂和导电物质混合，用塑料的加工方式进行加工的功能型高分子材料。主要应用于电子、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域。它是导电高分子材料的最重要类别。由于塑料在电气领域的常规应用是作绝缘材料，故有人把导电塑料列为特种功能材料来处理。

聚酰胺俗称尼龙(Nylon)，英文名称Polyamide(简称PA)，是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称，PA具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维和其他填料填充增强改性，提高性能和扩大应用范围。

碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2～20nm。碳纳米管具有许多异常的力学、电学和化学性能，近些年被应用于导电塑料领域，采用少量的碳纳米管即能有效提高塑料的导电性能。

现有技术一般是将碳纳米管、偶联剂、分散剂、塑料粒子加入到双螺杆机中制备碳纳米管导电塑料母粒，然后再进行密炼或注塑成型。但由于碳纳米管与PA相容性差，碳纳米管无法在PA中均匀分散，导致制得的复合材料的导电性能及力学性能均较差，影响导电PA材料的应用。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种碳纳米管改性方法，该方法可以有效提高碳纳米管在PA树脂中的分散性能以及碳纳米管与PA树脂的相容性。

本发明的第二目的是提供一种导电PA材料，其具有高导电性能和力学性能。

本发明的第三目的是提供一种导电PA材料的制备方法，该方法制得的PA材料碳纳米管分散均匀，具有高导电性能和力学性能。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供了一种碳纳米管改性方法，包括如下制备步骤：

步骤一、将聚氨酯溶液与碳纳米管混合，并研磨均匀，得预分散液；

步骤二、采用微射流分散技术对预分散液进行分散，获得分散液；

步骤三、对分散液进行冷冻干燥，得到改性碳纳米管。

其中，所述聚氨酯溶液与碳纳米管的重量比为15-23:1，所述聚氨酯溶液包括8-12重量份数的聚氨酯和900-950重量份的有机溶剂。

其中，所述有机溶剂包括乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、丙二醇、丁醇、甲苯、二甲苯中的至少一种。

其中，所述聚氨酯溶液还包括8-12重量份数的偶联剂。

其中，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸脂偶联剂中的至少一种。

其中，步骤一中，使用胶体磨在20-40Hz频率下研磨0.5-1h。

其中，步骤二中，微射流压力为110-130MPa，处理1-2次。

其中，步骤三中，在真空度为50～300mTorr，冷阱温度-40～-10℃的条件下冷冻干燥24-36h。