本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種偶聯(lián)接枝石墨烯增強(qiáng)改性的導(dǎo)電型尼龍6的制備方法。
背景技術(shù)：
熱塑性樹脂復(fù)合材料具有可重復(fù)回收利用、加工成型快等優(yōu)點(diǎn)，近些年來(lái)在復(fù)合材料領(lǐng)域中一直受到廣泛關(guān)注。尼龍是由己內(nèi)酰胺開環(huán)聚合而成的一種聚合物，是目前應(yīng)用最廣泛的的合成纖維之一。但傳統(tǒng)的尼龍纖維已經(jīng)不能再滿足人們的需求，在這種情況下，如何開發(fā)高性能的尼龍纖維，引起人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種偶聯(lián)接枝石墨烯增強(qiáng)改性的導(dǎo)電型尼龍6的制備方法，依照該工藝制備的復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電性能、力學(xué)性能和彎曲強(qiáng)度。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
一種偶聯(lián)接枝石墨烯增強(qiáng)改性的導(dǎo)電型尼龍6的制備方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行：
a.碳纖維清洗脫膠、液相氧化與硅烷偶聯(lián)劑復(fù)合改性工藝：
向7-8重量份碳纖維中1:5-10加入丙酮，超聲處理1-2h后，1:5-10加入濃硝酸，在60-70℃恒溫水浴5-6h，用蒸餾水清洗至ph為中性；
向0.1-0.2重量份硅烷偶聯(lián)劑kh550中1:10-20加入乙醇，混合均勻，加入上述水洗后的碳纖維，超聲振蕩攪拌、充分混勻，靜置過(guò)夜，放入100-115℃烘箱中干燥3-4h；
b.碳納米管改性碳纖維及冷凍干燥工藝：
向2-3重量份羥基化碳納米管、1-3重量份聚乙烯吡咯烷酮中加入去離子水，磁力攪拌1-2h、超聲振蕩1-2h混合均勻，得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-1%的羥基化碳納米管水溶液；
將上述水溶液通過(guò)真空浸漬的方法引入到a中所得碳纖維中，在零下15-20℃冷柜中冷凍5-6h后，在冷凍干燥機(jī)上冷凍干燥至真空度低于17-20pa，然后在氬氣氣氛中于450-550℃熱處理40-50min，得到碳纖維/碳納米管預(yù)制體；
c.石墨烯的混酸處理、接枝硅烷偶聯(lián)劑工藝：
向6-8重量份石墨烯中1:2-3加入混酸，超聲振蕩1-2h，置于130-140℃恒溫油浴中反應(yīng)1-2h，加入等體積去離子水稀釋，微孔濾膜抽濾，水洗至中性，60-70℃真空干燥完全；
向7-9重量份無(wú)水乙醇中滴加稀鹽酸調(diào)ph為4-5，加入0.1-0.2重量份kh570，配成混合液；加入上述酸化石墨烯，超聲振蕩1-2h分散均勻，放入80-90℃恒溫水浴中，磁力攪拌反應(yīng)1-2h，丙酮清洗3-5次，用混合纖維多孔膜真空抽濾，無(wú)水乙醇洗滌至濾液呈中性，放入60-80℃真空干燥箱中干燥完全；
d.增強(qiáng)改性尼龍6：
將70-80重量份尼龍6置于110-120℃真空烘箱中烘干，將10-15重量份增韌劑在60-70℃鼓風(fēng)烘箱中烘干；
將干燥的尼龍6、增塑劑與c中所得物料混合均勻，將所得共混物從主料斗加入雙螺桿擠出機(jī)中，從料口加入b中所得物料，于240-260℃共混擠出，冷卻后由造粒機(jī)切成粒料。
其中，步驟a中所述濃硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65-68%。步驟c中所述混酸為濃硫酸、濃硝酸3:1-2混合，濃硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65-68%，濃硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68-70%，稀鹽酸濃度為2-4%。步驟d中所述增塑劑為三元乙丙橡膠接枝馬來(lái)酸酐。
本發(fā)明的反應(yīng)機(jī)理及有益效果如下：
通過(guò)冷凍干燥技術(shù)，把碳納米管組裝成連續(xù)、多孔的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將其引入到碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料中，提高了復(fù)合材料的層間導(dǎo)電性能和彎曲強(qiáng)度；用混酸對(duì)石墨烯進(jìn)行酸化處理，在其表面引入了羥基、羧基等活性基團(tuán)，而豐富的含氧官能團(tuán)正是尼龍接枝生長(zhǎng)的基礎(chǔ)；用硅烷偶聯(lián)劑kh570對(duì)酸化石墨烯進(jìn)行接枝改性處理后，添加到復(fù)合材料中，改性石墨烯與基體間有鍵合作用，降低了復(fù)合材料的電阻率，提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實(shí)施例
一種偶聯(lián)接枝石墨烯增強(qiáng)改性的導(dǎo)電型尼龍6的制備方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行：
a.碳纖維清洗脫膠、液相氧化與硅烷偶聯(lián)劑復(fù)合改性工藝：
向7kg碳纖維中1:10加入丙酮，超聲處理1h后，1:5加入濃硝酸，在60-70℃恒溫水浴5h，用蒸餾水清洗至ph為中性；
向0.1kg硅烷偶聯(lián)劑kh550中1:20加入乙醇，混合均勻，加入上述水洗后的碳纖維，超聲振蕩攪拌、充分混勻，靜置過(guò)夜，放入100-115℃烘箱中干燥3h；
b.碳納米管改性碳纖維及冷凍干燥工藝：
向2kg羥基化碳納米管、1kg聚乙烯吡咯烷酮中加入去離子水，磁力攪拌1h、超聲振蕩1h混合均勻，得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的羥基化碳納米管水溶液；
將上述水溶液通過(guò)真空浸漬的方法引入到a中所得碳纖維中，在零下15-20℃冷柜中冷凍5h后，在冷凍干燥機(jī)上冷凍干燥至真空度低于17-20pa，然后在氬氣氣氛中于450-550℃熱處理45min，得到碳纖維/碳納米管預(yù)制體；
c.石墨烯的混酸處理、接枝硅烷偶聯(lián)劑工藝：
向6kg石墨烯中1:2加入混酸，超聲振蕩1h，置于130-140℃恒溫油浴中反應(yīng)1h，加入等體積去離子水稀釋，微孔濾膜抽濾，水洗至中性，60-70℃真空干燥完全；
向9kg無(wú)水乙醇中滴加稀鹽酸調(diào)ph為4-5，加入0.1kgkh570，配成混合液；加入上述酸化石墨烯，超聲振蕩1h分散均勻，放入80-90℃恒溫水浴中，磁力攪拌反應(yīng)1h，丙酮清洗3次，用混合纖維多孔膜真空抽濾，無(wú)水乙醇洗滌至濾液呈中性，放入70-80℃真空干燥箱中干燥完全；
d.增強(qiáng)改性尼龍6：
將80kg尼龍6置于110-120℃真空烘箱中烘干，將10kg增韌劑在60-70℃鼓風(fēng)烘箱中烘干；
將干燥的尼龍6、增塑劑與c中所得物料混合均勻，將所得共混物從主料斗加入雙螺桿擠出機(jī)中，從料口加入b中所得物料，于240-260℃共混擠出，冷卻后由造粒機(jī)切成粒料。
其中，步驟a中所述濃硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%。步驟c中所述混酸為濃硫酸、濃硝酸3:1混合，濃硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%，濃硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68%，稀鹽酸濃度為4%。步驟d中所述增塑劑為三元乙丙橡膠接枝馬來(lái)酸酐。