CN105400181A - 一种夜光聚酰胺复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种夜光聚酰胺复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)制备石墨烯/长余辉荧光粉/SiO2复合材料;(2)按下述重量份数称取物料:尼龙树脂60~70份、混杂玻璃纤维增强体30~40份、尼龙母粒1~5份、石墨烯/红光荧光粉/SiO2复合材料1~5份、石墨烯/长余辉荧光粉/SiO2复合材料1~5份和抗氧剂0.1~0.3份;将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒,其中所述混杂玻璃纤维增强体由侧喂料加入,所述双螺杆挤出机的螺杆转速为120~150r/min,温度为265~280℃,即得到聚酰胺复合材料。该夜光聚酰胺复合材料的制备方法,其增强荧光粉在聚酰胺复合材料中的分散性和发光均匀性,且具有高的发光强度及延长余辉时间。
Description
技术领域
本发明涉及了一种夜光聚酰胺复合材料的制备方法。
背景技术
尼龙作为世界上产量最大、应用范围最广的工程塑料,其具有力学强度高;优良的自润滑性和耐磨性;耐磨损性、耐化学药品性;加工性能优异,易于加工成型等优点。广泛应用于汽车工业、电子电气、机械等领域。
石墨烯(Graphene)是近年来发现的碳元素新的同素异形体,具有由碳原子以sp2杂化轨道键合而成的单层二维碳质材料,其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环,是目前世界上最薄的材料。石墨烯由于其典型的二维结构,具有优异的电学性能(室温电子迁移率可达200000cm2·V-1·S-1),热学性能(导热率达5000W·m-1·K-1),机械性能(杨氏模量为1100GPa,断裂强度为125GPa),以及特殊的量子霍尔效应和量子隧穿效应等。由于具备上述各种性能,石墨烯在复合材料领域具有广阔的应用前景,得到了国内外众多学者的广泛研究。
但是,目前将石墨烯应用在尼龙材料上,单独的石墨烯改性聚合物的效果是不理想的,使得石墨烯在尼龙材料上的应用受到限制。当需要获得具有发光性能的尼龙材料时,一般是将荧光粉与尼龙材料混合挤出加工,但由于荧光粉在树脂复合材料中的分散性差,容易发生团聚现象,发光均匀性较差,且发光强度较弱,发光性能和/或余辉效果也会损失严重,不利于发光尼龙材料的应用。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足,本发明提供了一种夜光聚酰胺复合材料的制备方法,增强荧光粉在聚酰胺复合材料中的分散性和发光均匀性,且具有高的发光强度及延长余辉时间。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现:
一种发光聚酰胺复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备石墨烯/长余辉荧光粉复合材料:将1g石墨烯加入100ml去离子水中,在800~1000kW超声震动和500~800r/min离心速度搅拌下分散180~200分钟后制得石墨烯分散液;将25~100g长余辉荧光粉加入500ml去离子水中,在1000~1200kW超声震动和800~1000r/min离心速度搅拌下分散240~300分钟后制得长余辉荧光粉分散液;在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加长余辉荧光粉分散液,超声30~60min,然后抽滤、烘干,于真空环境下进行1050℃热处理30min,再在1250℃下热处理60min,制得石墨烯/长余辉荧光粉复合材料;
(2)制备石墨烯/长余辉荧光粉/SiO2复合材料:将0.5g石墨烯/长余辉荧光粉复合材料在300~500KW超声震动和1000~1200r/min离心速度搅拌下分散于乙醇中;之后加入一定比例的水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯与石墨烯/长余辉荧光粉复合材料的质量比为1.8:1,调节pH值为9,反应温度为25℃,反应12小时;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗3次获得沉淀;将该沉淀在90oC下干燥5h,以得到包覆有SiO2的核壳复合材料;将该包覆有SiO2的核壳复合材料置于氩气气氛下进行800℃热处理1.5h,获得复合物;将该复合物浸没在氢氟酸中超声5~60min,去除部分的二氧化硅,离心并干燥,获得石墨烯/长余辉荧光粉/SiO2复合材料;
(3)按下述重量份数称取物料:尼龙树脂60~70份、混杂玻璃纤维增强体30~40份、尼龙母粒1~5份、石墨烯/红光荧光粉/SiO2复合材料1~5份、石墨烯/长余辉荧光粉/SiO2复合材料1~5份和抗氧剂0.1~0.3份;将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒,其中所述混杂玻璃纤维增强体由侧喂料加入,所述双螺杆挤出机的螺杆转速为120~150r/min,温度为265~280℃,即得到聚酰胺复合材料。
本发明具有如下有益效果:该夜光聚酰胺复合材料的制备方法,其增强荧光粉在聚酰胺复合材料中的分散性和发光均匀性,且具有高的发光强度及延长余辉时间。
具体实施方式
在本发明中,
(1)石墨烯由以下方法制得:取一定量酸素石墨,在空气中1000℃处理1小时,然后在7%H2的氮氢混合气中1000℃原位还原处理1.5小时,再加入质量比3%的聚乙二醇酯和质量比5.0%的四羧酸二酐二萘,与水配成浓度为80.0%的浆体,先在功率为400W的超声波辅助下进行3500转/分钟球磨8小时,再调整至200W超声波下进行2000转/分钟球磨4小时,球磨后经高速离心机10000转/分钟分离,冷冻干燥,获得石墨烯固体。
(2)量子点碳酸钙,其制备方法可参考中国专利CN103570051B公开的一种微乳液体系制备纳米碳酸钙量子点的方法,具体是先制备出1~3nm的纳米碳酸钙微乳液,再经旋转蒸发并干燥制得量子点碳酸钙粉末。
(3)纳米级高岭土的制备方法如下:将150g高岭土矿石以1500转/分钟的转速球磨60分钟,然后置入5L去离子水中,加入220g醋酸钾搅拌60分钟,抽滤清洗至pH值为7左右,然后在80度条件下烘干后以1200转/分钟的转速球磨60分钟,再调整至300W超声波下进行1800转/分钟球磨1小时,获得粒径在10~30nm的高岭土粉末。
(4)Y0.9VO4:Eu3+ 0.04,Al3+ 0.06纳米荧光粉制备方法如下:(a)将2.4mmolNAVO4·12H2O溶解在含有10ml乙二醇和3ml蒸馏水的混合溶液中;(b)将上述溶液300r/min离心速度搅拌下边逐滴滴入含有2.7mmol一定配比的Y(NO3)3·6H2O,Eu(NO3)3,Al(NO3)3(0.9:0.04:0.06)的12ml乙二醇溶液中,再在500r/min离心速度搅拌5~10min至溶液澄清,加入15ml蒸馏水;(c)将反应溶液倒入容积为50ml的聚四氟乙烯内衬高压反应釜内,在真空环境下,170oC下保温反应90min,反应结束后,快速冷却至室温;将所得悬浮液倒出,离心并依次用丙酮和去离子水清洗3次获得白色沉淀;(d)将该沉淀在90oC下干燥4h,得到纳米荧光粉;(e)将纳米荧光粉超声搅拌(300~500KW超声震动和1000~1200r/min离心速度搅拌)分散于乙醇中;之后加入一定比例的(5:1)水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯与纳米荧光粉的质量比为1.8:1,调节pH值为9,反应温度为25℃,反应6小时;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗3次获得白色沉淀;将该沉淀在90oC下干燥5h,以得到包覆有SiO2的核壳纳米荧光粉;(f)将该包覆有SiO2的核壳纳米荧光粉置于氩气气氛下进行800℃热处理1h,获得荧光粉复合物;(g)将荧光粉复合物浸没在氢氟酸中超声1h,去除二氧化硅,离心并干燥,获得平均粒径10~20nm的Y0.9VO4:Eu3+ 0.04,Al3+ 0.06纳米荧光粉。
(5)制备石墨烯/碳酸钙复合填料、石墨烯/高岭土复合填料、石墨烯/红光荧光粉复合材料、石墨烯/长余辉荧光粉复合材料:
石墨烯/碳酸钙复合填料的制备方法如下:将1g石墨烯加入100ml去离子水中,在800~1000kW超声震动和500~1000r/min离心速度搅拌下分散180~200分钟后制得石墨烯分散液;将100g量子点碳酸钙加入500ml去离子水中,在1200~1500kW超声震动和1000~1200r/min离心速度搅拌下分散240~300分钟后制得碳酸钙分散液;在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加碳酸钙分散液,超声30~60min,然后抽滤、烘干,制得石墨烯/碳酸钙复合填料。
石墨烯/高岭土复合填料的制备方法如下:将1g石墨烯加入100ml去离子水中,在800~1000kW超声震动和500~800r/min离心速度搅拌下分散180~200分钟后制得石墨烯分散液;将50g纳米高岭土加入500ml去离子水中,在1000~1200kW超声震动和800~1000r/min离心速度搅拌下分散240~300分钟后制得高岭土分散液;在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加高岭土分散液,超声30~60min,然后抽滤、烘干,制得石墨烯/高岭土复合填料。
石墨烯/红光荧光粉复合材料的制备方法如下:将1g石墨烯加入100ml去离子水中,在800~1000kW超声震动和500~800r/min离心速度搅拌下分散180~200分钟后制得石墨烯分散液;将25~100gY0.9VO4:Eu3+ 0.04,Al3+ 0.06纳米荧光粉加入500ml去离子水中,在1000~1200kW超声震动和800~1000r/min离心速度搅拌下分散240~300分钟后制得红光荧光粉分散液;在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加红光荧光粉分散液,超声30~60min,然后抽滤、烘干,制得石墨烯/红光荧光粉复合材料。
石墨烯/长余辉荧光粉复合材料的制备方法如下:将1g石墨烯加入100ml去离子水中,在800~1000kW超声震动和500~800r/min离心速度搅拌下分散180~200分钟后制得石墨烯分散液;将25~100g长余辉荧光粉加入500ml去离子水中,在1000~1200kW超声震动和800~1000r/min离心速度搅拌下分散240~300分钟后制得长余辉荧光粉分散液;在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加长余辉荧光粉分散液,超声30~60min,然后抽滤、烘干,于真空环境下进行1050℃热处理30min,再在1250℃下热处理60min,制得石墨烯/长余辉荧光粉复合材料。所述长余辉荧光粉为长余辉Sr4Al14O25纳米荧光粉。
(6)制备石墨烯/碳酸钙/SiO2复合填料、石墨烯/高岭土/SiO2复合填料、石墨烯/红光荧光粉/SiO2复合材料、石墨烯/长余辉荧光粉/SiO2复合材料:
石墨烯/碳酸钙/SiO2复合填料制备方法如下:将石墨烯/碳酸钙复合填料超声搅拌(400KW超声震动和1000r/min离心速度搅拌)分散于乙醇中;之后加入一定比例的(5:1)水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯与石墨烯/碳酸钙复合填料的质量比为1.8:1,调节pH值为9,反应温度为25℃,反应5小时,进行离心并依次用丙酮和去离子水、去离子水清洗3次获得沉淀;将该沉淀在90oC下干燥2h,以得到包覆有SiO2的石墨烯/碳酸钙/SiO2复合填料。
石墨烯/高岭土/SiO2复合填料制备方法如下:将石墨烯/高岭土复合填料超声搅拌(400KW超声震动和1000r/min离心速度搅拌)分散于乙醇中;之后加入一定比例的(5:1)水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯与石墨烯/高岭土复合填料的质量比为1.8:1,调节pH值为9,反应温度为25℃,反应5小时,进行离心并依次用丙酮和去离子水、去离子水清洗3次获得沉淀;将该沉淀在90oC下干燥2h,以得到包覆有SiO2的石墨烯/高岭土/SiO2复合填料。
石墨烯/红光荧光粉/SiO2复合材料的制备方法如下:将1g石墨烯加入100ml去离子水中,在800~1000kW超声震动和500~800r/min离心速度搅拌下分散180~200分钟后制得石墨烯分散液;将25~100gY0.9VO4:Eu3+ 0.04,Al3+ 0.06纳米荧光粉加入500ml去离子水中,在1000~1200kW超声震动和800~1000r/min离心速度搅拌下分散240~300分钟后制得红光荧光粉分散液;在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加红光荧光粉分散液,超声30~60min,然后抽滤、烘干,制得石墨烯/红光荧光粉复合材料;将0.5g石墨烯/红光荧光粉复合材料超声搅拌(300~500KW超声震动和1000~1200r/min离心速度搅拌)分散于乙醇中;之后加入一定比例的(5:1)水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯与石墨烯/红光荧光粉复合材料的质量比为1.8:1,调节pH值为9,反应温度为25℃,反应12小时;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗3次获得沉淀;将该沉淀在90oC下干燥5h,以得到包覆有SiO2的核壳复合材料;将该包覆有SiO2的核壳复合材料置于氩气气氛下进行800℃热处理1.5h,获得复合物;将该复合物浸没在氢氟酸中超声5~60min,去除部分的二氧化硅,离心并干燥,获得石墨烯/Y0.9VO4:Eu3+ 0.04,Al3+ 0.06荧光粉/SiO2复合材料。
石墨烯/长余辉荧光粉/SiO2复合材料的制备方法如下:(a)将1g石墨烯加入100ml去离子水中,在800~1000kW超声震动和500~800r/min离心速度搅拌下分散180~200分钟后制得石墨烯分散液;(b)将25~100g长余辉荧光粉加入500ml去离子水中,在1000~1200kW超声震动和800~1000r/min离心速度搅拌下分散240~300分钟后制得长余辉荧光粉分散液;(c)在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加长余辉荧光粉分散液,超声30~60min,然后抽滤、烘干,制得石墨烯/长余辉荧光粉复合材料;(d)将0.5g石墨烯/长余辉荧光粉复合材料超声搅拌(300~500KW超声震动和1000~1200r/min离心速度搅拌)分散于乙醇中;之后加入一定比例的(5:1)水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯与石墨烯/长余辉荧光粉复合材料的质量比为1.8:1,调节pH值为9,反应温度为25℃,反应12小时;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗3次获得沉淀;(e)将该沉淀在90oC下干燥5h,以得到包覆有SiO2的核壳复合材料;(f)将该包覆有SiO2的核壳复合材料置于氩气气氛下进行800℃热处理1.5h,获得复合物;(g)将该复合物浸没在氢氟酸中超声5~60min,去除部分的二氧化硅,离心并干燥,获得石墨烯/长余辉荧光粉/SiO2复合材料。
下面结合实施例对本发明进行详细的说明,实施例仅是本发明的优选实施方式,不是对本发明的限定。
实施例1
一种聚酰胺复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将12份石墨烯/高岭土/SiO2复合填料和8份石墨烯/碳酸钙/SiO2复合填料在500KW超声震动和1200r/min离心速度搅拌下分散于15份去离子水中,处理90min形成溶液A;在800KW超声震动和1000r/min离心速度搅拌下,加入4份石墨烯,处理240min形成混合悬浮液;
(2)将50份短玻璃纤维添加至所述悬浮液中,在300KW超声震动和800r/min离心速度搅拌下处理90min,静置60min,去掉上层清液,用去离子水清洗数次,100℃干燥90min,得到混杂玻璃纤维增强体;
(3)按下述重量份数称取物料:尼龙树脂70份、混杂玻璃纤维增强体40份、尼龙母粒5份和抗氧剂0.2份;将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒,其中所述混杂玻璃纤维增强体由侧喂料加入,所述双螺杆挤出机的螺杆转速为150r/min,温度为265~280℃,即得到聚酰胺复合材料,其力学性能测试见表1。
实施例2
基于实施例1的制备方法,将步骤(1)中的8份石墨烯/碳酸钙/SiO2复合填料修改为0.8份石墨烯/碳酸钙/SiO2复合填料,其余不变,得到聚酰胺复合材料,其力学性能测试见表1。
实施例3
基于实施例1的制备方法,将步骤(1)中的12份石墨烯/高岭土/SiO2复合填料修改为1.2份石墨烯/高岭土/SiO2复合填料,其余不变,得到聚酰胺复合材料,其力学性能测试见表1。
对比例1。
基于实施例1的制备方法,将步骤(1)中的8份石墨烯/碳酸钙/SiO2复合填料去掉,其余不变,得到聚酰胺复合材料,其力学性能测试见表1。
对比例2
基于实施例1的制备方法,将步骤(1)中的12份石墨烯/高岭土/SiO2复合填料去掉,其余不变,得到聚酰胺复合材料,其力学性能测试见表1。
对比例3
基于实施例1的制备方法,将步骤(1)中的4份石墨烯去掉,其余不变,得到聚酰胺复合材料,其力学性能测试见表1。
对比例4
基于实施例1的制备方法,将步骤(1)中的8份石墨烯/碳酸钙/SiO2复合填料和4份石墨烯去掉,其余不变,得到聚酰胺复合材料,其力学性能测试见表1。
表1性能测试结果
测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 |
拉伸强度(Mpa) | 195 | 180 | 176 | 150 | 153 | 142 | 134 |
弯曲强度(Mpa) | 297 | 285 | 280 | 267 | 270 | 254 | 241 |
弯曲模量(Mpa) | 10980 | 9815 | 9634 | 8136 | 8249 | 7898 | 6786 |
实施例4
一种发光聚酰胺复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备石墨烯/红光荧光粉复合材料:将1g石墨烯加入100ml去离子水中,在800kW超声震动和800r/min离心速度搅拌下分散180分钟后制得石墨烯分散液;将25gY0.9VO4:Eu3+ 0.04,Al3+ 0.06纳米荧光粉加入500ml去离子水中,在1000kW超声震动和800r/min离心速度搅拌下分散240分钟后制得红光荧光粉分散液;在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加红光荧光粉分散液,超声60min,然后抽滤、烘干,制得石墨烯/红光荧光粉复合材料;
(2)按下述重量份数称取物料:尼龙树脂70份、实施例1中所制备的混杂玻璃纤维增强体40份、石墨烯/红光荧光粉复合材料1份、尼龙母粒5份和抗氧剂0.2份;将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒,其中所述混杂玻璃纤维增强体由侧喂料加入,所述双螺杆挤出机的螺杆转速为150r/min,温度为265~280℃,即得到发光聚酰胺复合材料。
制得的发光聚酰胺复合材料,荧光粉分散性好,发光均匀性好,且发光强度好。
实施例5
基于实施例4的制备方法,将步骤(1)中的Y0.9VO4:Eu3+ 0.04,Al3+ 0.06纳米荧光粉添加量修改为50g,其余不变,制得发光聚酰胺复合材料。
制得的发光聚酰胺复合材料,荧光粉分散性较好,发光均匀性较好,且发光强度较好。
实施例6
基于实施例4的制备方法,将步骤(1)中的Y0.9VO4:Eu3+ 0.04,Al3+ 0.06纳米荧光粉添加量修改为100g,其余不变,得到发光聚酰胺复合材料。
制得的发光聚酰胺复合材料,荧光粉分散性一般,发光均匀性一般,且发光强度好。
对比例5
基于实施例4的制备方法,去掉步骤(1),将石墨烯/红光荧光粉复合材料修改为红光荧光粉,其余不变,得到发光聚酰胺复合材料。
制得的发光聚酰胺复合材料,荧光粉分散性较差,发光均匀性较差,且发光强度一般。
对比例6
基于实施例4的制备方法,将步骤(1)修改为:
(a)将2.4mmolNAVO4·12H2O溶解在含有10ml乙二醇和3ml蒸馏水的混合溶液中;(b)将上述溶液300r/min离心速度搅拌下边逐滴滴入含有2.7mmol一定配比的Y(NO3)3·6H2O,Eu(NO3)3,Al(NO3)3(0.9:0.04:0.06)的12ml乙二醇溶液中,再在500r/min离心速度搅拌5~10min至溶液澄清,加入15ml含0.01g石墨烯的蒸馏水;(c)将反应溶液倒入容积为50ml的聚四氟乙烯内衬高压反应釜内,在真空环境下,170oC下保温反应90min,反应结束后,快速冷却至室温;将所得悬浮液倒出,离心并依次用丙酮和去离子水清洗3次获得沉淀;(d)将该沉淀在90oC下干燥4h,得到石墨烯/纳米荧光粉复合材料;(e)将石墨烯/纳米荧光粉复合材料超声搅拌(500KW超声震动和1000r/min离心速度搅拌)分散于乙醇中;之后加入一定比例的(5:1)水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯与石墨烯/纳米荧光粉复合材料的质量比为1.8:1,调节pH值为9,反应温度为25℃,反应6小时;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗3次获得沉淀;将该沉淀在90oC下干燥5h,以得到包覆有SiO2的核壳复合材料;(f)将该包覆有SiO2的核壳复合材料置于氩气气氛下进行800℃热处理1h,获得复合物;(g)将该复合物浸没在氢氟酸中超声1h,去除二氧化硅,离心并干燥,获得石墨烯/Y0.9VO4:Eu3+ 0.04,Al3+ 0.06荧光粉复合材料。
其余不变,得到发光聚酰胺复合材料。
制得的发光聚酰胺复合材料,荧光粉分散性差,发光均匀性差,且发光强度一般。
实施例7
一种发光聚酰胺复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备石墨烯/红光荧光粉/SiO2复合材料:(a)将1g石墨烯加入100ml去离子水中,在800kW超声震动和800r/min离心速度搅拌下分散180分钟后制得石墨烯分散液;(b)将25gY0.9VO4:Eu3+ 0.04,Al3+ 0.06纳米荧光粉加入500ml去离子水中,在1000kW超声震动和800r/min离心速度搅拌下分散240分钟后制得红光荧光粉分散液;(c)在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加红光荧光粉分散液,超声60min,然后抽滤、烘干,制得石墨烯/红光荧光粉复合材料;(d)将0.5g石墨烯/红光荧光粉复合材料超声搅拌(300KW超声震动和1000r/min离心速度搅拌)分散于乙醇中;之后加入一定比例的(5:1)水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯与石墨烯/红光荧光粉复合材料的质量比为1.8:1,调节pH值为9,反应温度为25℃,反应12小时;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗3次获得沉淀;(e)将该沉淀在90oC下干燥5h,以得到包覆有SiO2的核壳复合材料;(f)将该包覆有SiO2的核壳复合材料置于氩气气氛下进行800℃热处理1.5h,获得复合物;(g)将该复合物浸没在氢氟酸中超声5min,去除部分的二氧化硅,离心并干燥,获得石墨烯/Y0.9VO4:Eu3+ 0.04,Al3+ 0.06荧光粉/SiO2复合材料。
(2)按下述重量份数称取物料:尼龙树脂70份、实施例1中所制备的混杂玻璃纤维增强体40份、石墨烯/红光荧光粉/SiO2复合材料1份、尼龙母粒5份和抗氧剂0.2份;将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒,其中所述混杂玻璃纤维增强体由侧喂料加入,所述双螺杆挤出机的螺杆转速为150r/min,温度为265~280℃,即得到发光聚酰胺复合材料。
制得的发光聚酰胺复合材料,荧光粉分散性较好,发光均匀性较好,且发光强度较好。
实施例8
基于实施例7的制备方法,将步骤(1)中复合物浸没在氢氟酸中超声时间修改为30min,其余不变,得到发光聚酰胺复合材料。
制得的发光聚酰胺复合材料,荧光粉分散性优,发光均匀性优,且发光强度优。
实施例9
基于实施例7的制备方法,将步骤(1)中复合物浸没在氢氟酸中超声时间修改为60min,其余不变,得到发光聚酰胺复合材料。
制得的发光聚酰胺复合材料,荧光粉分散性较好,发光均匀性较好,且发光强度好。
对比例7
基于实施例9的制备方法,去掉步骤(1)中将该包覆有SiO2的核壳复合材料置于氩气气氛下进行800℃热处理1.5h;其余不变,得到发光聚酰胺复合材料。
制得的发光聚酰胺复合材料,荧光粉分散性一般,发光均匀性一般,且发光强度一般。
实施例10
一种发光聚酰胺复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备石墨烯/长余辉荧光粉复合材料:将1g石墨烯加入100ml去离子水中,在1000kW超声震动和800r/min离心速度搅拌下分散180分钟后制得石墨烯分散液;将25g长余辉荧光粉加入500ml去离子水中,在1000kW超声震动和800r/min离心速度搅拌下分散300分钟后制得长余辉荧光粉分散液;在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加长余辉荧光粉分散液,超声60min,然后抽滤、烘干,于真空环境下进行1050℃热处理30min,再在1250℃下热处理60min,制得石墨烯/长余辉荧光粉复合材料。
(2)按下述重量份数称取物料:尼龙树脂70份、实施例1中所制备的混杂玻璃纤维增强体40份、实施例7中所制备的石墨烯/红光荧光粉/SiO2复合材料1份、石墨烯/长余辉荧光粉复合材料1份、尼龙母粒5份和抗氧剂0.2份;将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒,其中所述混杂玻璃纤维增强体由侧喂料加入,所述双螺杆挤出机的螺杆转速为150r/min,温度为265~280℃,即得到发光聚酰胺复合材料。
得到发光聚酰胺复合材料,两种荧光粉分散性好,且强度好;夜间发光余晖时间长达5h,且强度好,发光均匀性好。
实施例11
基于实施例10的制备方法,将步骤(1)中的长余辉荧光粉添加量修改为50g,其余不变,得到发光聚酰胺复合材料。
得到发光聚酰胺复合材料,两种荧光粉分散性好,且强度好;夜间发光余晖时间长达10h,且强度较好,发光均匀性较好。
实施例12
基于实施例10的制备方法,将步骤(1)中的长余辉荧光粉添加量修改为100g,其余不变,得到发光聚酰胺复合材料。
得到发光聚酰胺复合材料,两种荧光粉分散性好,且强度好;夜间发光余晖时间长达10h,且强度好,发光均匀性一般。
对比例8
基于实施例12的制备方法,去掉步骤(2),在步骤(3)中将石墨烯/长余辉荧光粉复合材料替换成长余辉荧光粉,其余不变,得到发光聚酰胺复合材料。
得到发光聚酰胺复合材料,两种荧光粉分散性一般,且强度好;夜间发光余晖时间短,且强度一般,发光不均匀。
实施例13
基于实施例10的制备方法,将步骤(1)制备石墨烯/长余辉荧光粉复合材料修改为制备石墨烯/长余辉荧光粉/SiO2复合材料,具体制备步骤:(a)将1g石墨烯加入100ml去离子水中,在1000kW超声震动和500r/min离心速度搅拌下分散200分钟后制得石墨烯分散液;(b)将25g长余辉荧光粉加入500ml去离子水中,在1000kW超声震动和1000r/min离心速度搅拌下分散240分钟后制得长余辉荧光粉分散液;(c)在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加长余辉荧光粉分散液,超声60min,然后抽滤、烘干,于真空环境下进行1050℃热处理30min,再在1250℃下热处理60min,制得石墨烯/长余辉荧光粉复合材料;(d)将0.5g石墨烯/长余辉荧光粉复合材料超声搅拌(500KW超声震动和1000r/min离心速度搅拌)分散于乙醇中;之后加入一定比例的(5:1)水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯与石墨烯/长余辉荧光粉复合材料的质量比为1.8:1,调节pH值为9,反应温度为25℃,反应12小时;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗3次获得沉淀;(e)将该沉淀在90oC下干燥5h,以得到包覆有SiO2的核壳复合材料;(f)将该包覆有SiO2的核壳复合材料置于氩气气氛下进行800℃热处理1.5h,获得复合物;(g)将该复合物浸没在氢氟酸中超声5min,去除部分的二氧化硅,离心并干燥,获得石墨烯/长余辉荧光粉/SiO2复合材料;
其余不变,得到发光聚酰胺复合材料。
得到发光聚酰胺复合材料,两种荧光粉分散性好,且强度好;夜间发光余晖时间长达11h,且强度较好,发光均匀性较好。
实施例14
基于实施例13的制备方法,将步骤(1)中复合物浸没在氢氟酸中超声时间修改为30min,其余不变,得到发光聚酰胺复合材料。
得到发光聚酰胺复合材料,两种荧光粉分散性好,且强度好;夜间发光余晖时间长达12h,且强度优,发光均匀性较优。
实施例15
基于实施例13的制备方法,将步骤(1)中复合物浸没在氢氟酸中超声时间修改为60min,其余不变,得到发光聚酰胺复合材料。
得到发光聚酰胺复合材料,两种荧光粉分散性好,且强度好;夜间发光余晖时间长达10.5h,且强度一般,发光均匀性好。
对比例9
基于实施例15的制备方法,去掉步骤(1)中将该包覆有SiO2的核壳复合材料置于氩气气氛下进行800℃热处理1.5h;其余不变,得到发光聚酰胺复合材料。
得到发光聚酰胺复合材料,两种荧光粉分散性好,且强度好;夜间发光余晖时间长达10h,且强度差,发光均匀性差。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制,但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案,均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种夜光聚酰胺复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备石墨烯/长余辉荧光粉复合材料:将1g石墨烯加入100ml去离子水中,在800~1000kW超声震动和500~800r/min离心速度搅拌下分散180~200分钟后制得石墨烯分散液;将25~100g长余辉荧光粉加入500ml去离子水中,在1000~1200kW超声震动和800~1000r/min离心速度搅拌下分散240~300分钟后制得长余辉荧光粉分散液;在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加长余辉荧光粉分散液,超声30~60min,然后抽滤、烘干,于真空环境下进行1050℃热处理30min,再在1250℃下热处理60min,制得石墨烯/长余辉荧光粉复合材料;
(2)制备石墨烯/长余辉荧光粉/SiO2复合材料:将0.5g石墨烯/长余辉荧光粉复合材料在300~500KW超声震动和1000~1200r/min离心速度搅拌下分散于乙醇中;之后加入一定比例的水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯与石墨烯/长余辉荧光粉复合材料的质量比为1.8:1,调节pH值为9,反应温度为25℃,反应12小时;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗3次获得沉淀;将该沉淀在90oC下干燥5h,以得到包覆有SiO2的核壳复合材料;将该包覆有SiO2的核壳复合材料置于氩气气氛下进行800℃热处理1.5h,获得复合物;将该复合物浸没在氢氟酸中超声5~60min,去除部分的二氧化硅,离心并干燥,获得石墨烯/长余辉荧光粉/SiO2复合材料;
(3)按下述重量份数称取物料:尼龙树脂60~70份、混杂玻璃纤维增强体30~40份、尼龙母粒1~5份、石墨烯/红光荧光粉/SiO2复合材料1~5份、石墨烯/长余辉荧光粉/SiO2复合材料1~5份和抗氧剂0.1~0.3份;将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒,其中所述混杂玻璃纤维增强体由侧喂料加入,所述双螺杆挤出机的螺杆转速为120~150r/min,温度为265~280℃,即得到聚酰胺复合材料。
2.根据权利要求1所述的夜光聚酰胺复合材料的制备方法,其特征在于,所述石墨烯/红光荧光粉/SiO2复合材料制备方法如下:将0.5g石墨烯/红光荧光粉复合材料在300~500KW超声震动和1000~1200r/min离心速度搅拌下分散于乙醇中;之后加入一定比例的水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯与石墨烯/红光荧光粉复合材料的质量比为1.8:1,调节pH值为9,反应温度为25℃,反应12小时;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗3次获得沉淀;将该沉淀在90oC下干燥5h,以得到包覆有SiO2的核壳复合材料;将该包覆有SiO2的核壳复合材料置于氩气气氛下进行800℃热处理1.5h,获得复合物;将该复合物浸没在氢氟酸中超声5~60min,去除部分的二氧化硅,离心并干燥,获得石墨烯/Y0.9VO4:Eu3+ 0.04,Al3+ 0.06荧光粉/SiO2复合材料。
3.根据权利要求2所述的夜光聚酰胺复合材料的制备方法,其特征在于,所述石墨烯/红光荧光粉复合材料制备方法如下:将1g石墨烯加入100ml去离子水中,在800~1000kW超声震动和500~800r/min离心速度搅拌下分散180~200分钟后制得石墨烯分散液;将25~100gY0.9VO4:Eu3+ 0.04,Al3+ 0.06纳米荧光粉加入500ml去离子水中,在1000~1200kW超声震动和800~1000r/min离心速度搅拌下分散240~300分钟后制得红光荧光粉分散液;在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加红光荧光粉分散液,超声30~60min,然后抽滤、烘干,制得石墨烯/红光荧光粉复合材料。
4.根据权利要求3所述的夜光聚酰胺复合材料的制备方法,其特征在于,所述Y0.9VO4:Eu3+ 0.04,Al3+ 0.06纳米荧光粉制备方法如下:(a)将2.4mmolNa3VO4·12H2O溶解在含有10ml乙二醇和3ml蒸馏水的混合溶液中;(b)将上述溶液300r/min离心速度搅拌下边逐滴滴入含有2.7mmol一定配比的Y(NO3)3·6H2O,Eu(NO3)3,Al(NO3)3的12ml乙二醇溶液中,再在500r/min离心速度搅拌5~10min至溶液澄清,加入15ml蒸馏水;(c)将反应溶液倒入容积为50ml的聚四氟乙烯内衬高压反应釜内,在真空环境下,170oC下保温反应90min,反应结束后,快速冷却至室温;将所得悬浮液倒出,离心并依次用丙酮和去离子水清洗3次获得白色沉淀;(d)将该沉淀在90oC下干燥4h,得到纳米荧光粉;(e)将纳米荧光粉超声搅拌分散于乙醇中;之后加入一定比例的水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯与纳米荧光粉的质量比为1.8:1,调节pH值为9,反应温度为25℃,反应6小时;进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗3次获得白色沉淀;将该沉淀在90oC下干燥5h,以得到包覆有SiO2的核壳纳米荧光粉;(f)将该包覆有SiO2的核壳纳米荧光粉置于氩气气氛下进行800℃热处理1h,获得荧光粉复合物;(g)将荧光粉复合物浸没在氢氟酸中超声1h,去除二氧化硅,离心并干燥,获得平均粒径10~20nm的Y0.9VO4:Eu3+ 0.04,Al3+ 0.06纳米荧光粉。
5.根据权利要求1所述的荧光聚酰胺复合材料的制备方法,其特征在于,所述混杂玻璃纤维增强体的制备方法如下:
(1)将10~15份石墨烯/高岭土/SiO2复合填料和5~10份石墨烯/碳酸钙/SiO2复合填料在500~800KW超声震动和1000~1200r/min离心速度搅拌下分散于15~20份去离子水中,处理90~120min形成溶液A;在500~800KW超声震动和1000~1200r/min离心速度搅拌下,加入1~5份石墨烯,处理240~300min形成混合悬浮液;
(2)将40~50份短玻璃纤维添加至所述悬浮液中,在300~500KW超声震动和800~1000r/min离心速度搅拌下处理90~120min,静置60min,去掉上层清液,用去离子水清洗数次,100℃干燥90min,得到混杂玻璃纤维增强体。
6.根据权利要求5所述的夜光聚酰胺复合材料的制备方法,其特征在于,石墨烯/碳酸钙/SiO2复合填料制备方法如下:将石墨烯/碳酸钙复合填料超声搅拌分散于乙醇中;之后加入一定比例的水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯与石墨烯/碳酸钙复合填料的质量比为1.8:1,调节pH值为9,反应温度为25℃,反应5小时,进行离心并依次用丙酮和去离子水、去离子水清洗3次获得沉淀;将该沉淀在90oC下干燥2h,以得到包覆有SiO2的石墨烯/碳酸钙/SiO2复合填料。
7.根据权利要求6所述的夜光聚酰胺复合材料的制备方法,其特征在于,所述石墨烯/碳酸钙复合填料的制备方法如下:将1g石墨烯加入100ml去离子水中,在800~1000kW超声震动和500~1000r/min离心速度搅拌下分散180~200分钟后制得石墨烯分散液;将100g量子点碳酸钙加入500ml去离子水中,在1200~1500kW超声震动和1000~1200r/min离心速度搅拌下分散240~300分钟后制得碳酸钙分散液;在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加碳酸钙分散液,超声30~60min,然后抽滤、烘干,制得石墨烯/碳酸钙复合填料。
8.根据权利要求5所述的夜光聚酰胺复合材料的制备方法,其特征在于,石墨烯/高岭土/SiO2复合填料制备方法如下:将石墨烯/高岭土复合填料超声搅拌分散于乙醇中;之后加入一定比例的水和氨水,搅拌均匀后加入正硅酸乙酯与石墨烯/高岭土复合填料的质量比为1.8:1,调节pH值为9,反应温度为25℃,反应5小时,进行离心并依次用丙酮和去离子水、去离子水清洗3次获得沉淀;将该沉淀在90oC下干燥2h,以得到包覆有SiO2的石墨烯/高岭土/SiO2复合填料。
9.根据权利要求8所述的夜光聚酰胺复合材料的制备方法,其特征在于,所述石墨烯/高岭土复合填料的制备方法如下:将1g石墨烯加入100ml去离子水中,在800~1000kW超声震动和500~800r/min离心速度搅拌下分散180~200分钟后制得石墨烯分散液;将50g纳米高岭土加入500ml去离子水中,在1000~1200kW超声震动和800~1000r/min离心速度搅拌下分散240~300分钟后制得高岭土分散液;在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加高岭土分散液,超声30~60min,然后抽滤、烘干,制得石墨烯/高岭土复合填料。
10.根据权利要求9所述的夜光聚酰胺复合材料的制备方法,其特征在于,所述纳米级高岭土的制备方法如下:将150g高岭土矿石以1500转/分钟的转速球磨60分钟,然后置入5L去离子水中,加入220g醋酸钾搅拌60分钟,抽滤清洗至pH值为7左右,然后在80度条件下烘干后以1200转/分钟的转速球磨60分钟,再调整至300W超声波下进行1800转/分钟球磨1小时,获得粒径在10~30nm的高岭土粉末。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160316 |