添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種高分子復(fù)合材料的制備技術(shù)，特別設(shè)及一種尼龍6復(fù)合材料的制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 尼龍6又名聚酷胺6,是一種工程塑料，可用于制作塑料齒輪、風(fēng)扇葉片、汽車(chē)零部 件等。尼龍6具有初性好、耐磨等一系列優(yōu)點(diǎn)，但也存在著吸濕性大、制品尺寸穩(wěn)定性差、耐 強(qiáng)酸強(qiáng)堿性差等缺點(diǎn)。采用尼龍6制成的塑料風(fēng)扇葉片等零部件，在其運(yùn)轉(zhuǎn)使用過(guò)程中，有 時(shí)候容易產(chǎn)生靜電而對(duì)機(jī)器設(shè)備不利，為了克服運(yùn)一缺點(diǎn)，可將具有導(dǎo)電性的炭黑、碳纖維 添加到尼龍6中制成尼龍6/炭黑/碳纖維復(fù)合材料。但無(wú)機(jī)的炭黑和碳纖維與有機(jī)的尼龍6 共混復(fù)合改性時(shí)，存在復(fù)合材料內(nèi)部的界面結(jié)合性不高的問(wèn)題，從而影響尼龍6/炭黑/碳纖 維復(fù)合材料的力學(xué)性能，添加硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑可在一定程度上改善復(fù)合材料內(nèi)部的界面結(jié)合 性能。將酸處理后的炭黑與已二胺等發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)對(duì)碳纖維進(jìn)行酸處理，再將改性炭黑、 酸處理碳纖維、尼龍6在擠出機(jī)中烙融共混，W增強(qiáng)無(wú)機(jī)的炭黑和碳纖維與有機(jī)的尼龍6的 界面結(jié)合從而改善尼龍6的性能，運(yùn)樣的研究目前尚未見(jiàn)諸報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種在尼龍6中添加改性炭黑和碳纖維的復(fù)合材料制備方 法，利用該方法制備出的尼龍6復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能。
[0004] 為達(dá)到W上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予W實(shí)現(xiàn)的： 一種添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括W下步 驟： 第一步，改性炭黑的制備： (1) 按質(zhì)量比，炭黑：濃硫酸:濃硝酸=1:(1~2) :(0.5~1)，將上述組分稱量混合，室溫 下攬拌后過(guò)濾，用過(guò)量水洗涂濾出物，然后將濾出物干燥，得到酸處理炭黑； (2) 按質(zhì)量比，酸處理炭黑：已二胺：1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽：1- 徑基苯并Ξ挫=100: (8~12) : (4~6) : (1~3)，將上述組分稱量混合，室溫下在球磨機(jī)中球 磨，得到改性炭黑； 第二步，按質(zhì)量比，碳纖維:濃硫酸:濃硝酸=1:(1~2) :(0.5~1)，將上述組分稱量混 合，室溫下攬拌后過(guò)濾，用過(guò)量水洗涂濾出物，然后將濾出物干燥，得到酸處理碳纖維； 第Ξ步，按質(zhì)量比，尼龍6:改性炭黑:酸處理碳纖維=100: (15~20) : (1~2)，將上述組 分稱量混合，得到混合料； 第四步，將混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在不高于250°C條件下烙融共混擠出，得到添 加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復(fù)合材料。
[000引上述步驟中，第一步（1)中攬拌時(shí)間為24~36小時(shí)，第一步（2)中球磨時(shí)間為24~ 36小時(shí)，第二步中攬拌時(shí)間為24~36小時(shí)，第四步中擠出溫度分四段設(shè)置，從進(jìn)料口到出料 口 依次為220 °C-230 °C-240 °C-245 °C。
[0006] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明制備改性炭黑時(shí)，在少量1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽和1-徑 基苯并=挫的促進(jìn)作用下，將酸處理后的炭黑與已二胺發(fā)生反應(yīng)，在炭黑表面接枝氨基從 而對(duì)炭黑表面進(jìn)行有機(jī)化改性，使得改性炭黑、酸處理碳纖維、尼龍6在擠出機(jī)中進(jìn)行烙融 共混時(shí)，改性炭黑表面接枝的氨基、酸處理碳纖維表面的簇基、尼龍6分子鏈上的氨基之間 發(fā)生一定的結(jié)合作用，W增強(qiáng)無(wú)機(jī)的炭黑和碳纖維與有機(jī)的尼龍6的界面結(jié)合，從而使制得 的添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能。
[0007] 本發(fā)明制得的添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復(fù)合材料，可用于加工制成具有抗 靜電性能和力學(xué)性能良好塑料風(fēng)扇葉片等零部件，可拓展尼龍6的應(yīng)用范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0008] 下面通過(guò)具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0009] -種添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復(fù)合材料的制備方法，包括W下步驟： 第一步，按表1的質(zhì)量比配方，順序制備酸處理炭黑①、改性炭黑②，其中，①在室溫下 攬拌后過(guò)濾，用過(guò)量水洗涂濾出物，然后將濾出物干燥，②在室溫下在球磨機(jī)中球磨； 第二步，按表1的質(zhì)量比配方，制備酸處理碳纖維③，其中，③在室溫下攬拌后過(guò)濾，用 過(guò)量水洗涂濾出物，然后將濾出物干燥； 第Ξ步，按表1的質(zhì)量比配方稱量混合，得到混合料④； 第四步，將混合料④加入雙螺桿擠出機(jī)中，在分段溫度條件下烙融共混擠出（從進(jìn)料口 到出料口分四段，溫度依次設(shè)置為220°C- 230°C- 240°C- 245°C)，得到添加改性炭黑和碳 纖維的尼龍6復(fù)合材料。
[0010] 性能評(píng)價(jià)方式及實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)： 將按表1的質(zhì)量比組成配方制備的材料制成試樣，分別按ASTM D790標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試彎曲強(qiáng) 度、按ASTM D638標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度、按ASTM D256標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試沖擊強(qiáng)度。
[0011] 上述測(cè)試的結(jié)果見(jiàn)表2。
[001引表1實(shí)施例1~5及對(duì)比例1的質(zhì)量比組成配方
[001引從表2的力學(xué)性能數(shù)據(jù)可W看到：在尼龍6、炭黑、碳纖維的配比相同的情況下，與 采用普通偶聯(lián)劑(3-氨基丙基Ξ乙氧基硅烷，目化冊(cè)50)處理的尼龍6/炭黑/碳纖維復(fù)合材料 (對(duì)比例1)相比，將改性后的炭黑和酸處理后的碳纖維添加到尼龍6中制成的復(fù)合材料(實(shí) 施例1)的彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度均更好;實(shí)施例2~5均具有良好的力學(xué)性能。運(yùn)說(shuō) 明：對(duì)炭黑進(jìn)行酸處理后再用已二胺等對(duì)其進(jìn)行改性處理、同時(shí)對(duì)碳纖維進(jìn)行酸處理的方 法，有利于提高尼龍6/炭黑/碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能，使制得的添加改性炭黑和碳纖維 的尼龍6復(fù)合材料的力學(xué)性能良好。
[0014]表2實(shí)施例1~5及對(duì)比例1的性能現(xiàn)聯(lián)結(jié)果
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟： 第一步，改性炭黑的制備： (1) 按質(zhì)量比，炭黑：濃硫酸：濃硝酸=1: (1~2) : (0.5~1)，將上述組分稱量混合，室溫 下攪拌后過(guò)濾，用過(guò)量水洗滌濾出物，然后將濾出物干燥，得到酸處理炭黑； (2) 按質(zhì)量比，酸處理炭黑：已二胺：1_乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽：1-羥基苯并三唑=100: (8~12) : (4~6) : (1~3)，將上述組分稱量混合，室溫下在球磨機(jī)中球 磨，得到改性炭黑； 第二步，按質(zhì)量比，碳纖維：濃硫酸：濃硝酸=1: (1~2) : (0.5~1 )，將上述組分稱量混 合，室溫下攪拌后過(guò)濾，用過(guò)量水洗滌濾出物，然后將濾出物干燥，得到酸處理碳纖維； 第三步，按質(zhì)量比，尼龍6:改性炭黑：酸處理碳纖維=100: (15~20) : (1~2)，將上述組 分稱量混合，得到混合料； 第四步，將混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在不高于250Γ條件下熔融共混擠出，得到添 加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復(fù)合材料。2. 如權(quán)利要求1所述的添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于，第一步（1)中攪拌時(shí)間為24~36小時(shí)。3. 如權(quán)利要求1所述的添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于，第一步(2)中球磨時(shí)間為24~36小時(shí)。4. 如權(quán)利要求1所述的添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于，第二步中攪拌時(shí)間為24~36小時(shí)。5. 如權(quán)利要求1所述的添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于，第四步中擠出溫度分四段設(shè)置，從進(jìn)料口到出料口依次為220°C-230°C-240°C-245°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復(fù)合材料的制備方法，將炭黑進(jìn)行酸處理后與已二胺等發(fā)生反應(yīng)制得改性炭黑，并碳纖維進(jìn)行酸處理，將尼龍6、改性炭黑、酸處理碳纖維按一定質(zhì)量比稱量后在擠出機(jī)中熔融共混擠出，得到添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復(fù)合材料。本發(fā)明制備的添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能，可用于加工制成可抗靜電、力學(xué)性能良好的塑料風(fēng)扇葉片等零部件，可拓展尼龍6的應(yīng)用范圍。
【IPC分類(lèi)】C08K7/06, C08K3/04, C08L77/02, C08K9/02, C08K9/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105585839
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610163784
【發(fā)明人】楊曉明
【申請(qǐng)人】陜西理工學(xué)院
【公開(kāi)日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2016年3月22日