CN106519298A - 一种pa66接枝碳纳米管的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PA66接枝碳纳米管的制备方法及应用，步骤如下：采用氨等离子体技术使碳纳米管的表面氨基化得到CNT‑NH2；利用二醛类化合物对CNT‑NH2表面进行修饰，使CNT表面醛基化得到CNT‑CHO；利用PA66表面的‑NH2与醛基化的CNT‑CHO反应即可得到PA66接枝CNT（PA66‑CNT）。本发明所采用的CNT表面功能化的方法较为简单，同时保持了CNT本体结构的完整性，同时解决了CNT在PA66基体中易团聚的问题，有效的增加了PA66结晶性能，同时使PA66的抗静电性能显著提高，同时具有成本低、制备时间短、反应条件温和绿色环保等优点，应用前景较为广阔。

Description

一种PA66接枝碳纳米管的制备方法
技术领域
本发明属于尼龙复合材料生产技术领域，具体涉及一种聚酰胺66接枝碳纳米管的制备方法。
背景技术
聚酰胺66（PA66）是一种耐高温、高强度的高性能聚合物，是五大工程塑料之首，PA66除了机械强度好外，还有坚韧、耐磨、耐溶剂、适用温度宽等特点，在机械行业、交通运输行业、汽车行业、电子行业等应用范围较为广泛。但是， PA66具有高电阻特性，当其与其他物品或者材料进行接触或者摩擦的时候容易产生静电并不断的积累，且静电积聚后尼龙材料的表面粗糙度增加，会使尼龙材料的表面吸附灰尘等杂质，而电子设备中的尼龙部件静电积聚后可能会产生电火花从而引起火灾，对财产或者人身造成一定的伤害，限制了PA66的应用范围，因而需要对其进行做抗静电处理。
碳纳米管（CNT）是近年来研究较多的一种材料，其本身具有良好的力学性能和自润滑性，同时碳纳米管还具有和普通的金属一样的导电性，因而将碳纳米管复合到聚合物材料中能够改善聚合物材料抗静电性能较差的问题。专利CN104774455A通过对碳纳米管酸化处理，然后加入增塑剂、分散剂等助剂与尼龙12共混来改善尼龙12的抗静电性能，发现碳纳米管对于PA12抗静电性能的改善具有一定的效果。但是碳纳米管作为一种纳米级的填料，由于其表面能和比表面积较大，比较容易在PA66中形成团聚体，且单纯的靠对碳纳米管的表面改性及加入分散剂，其很难在PA66基体中均匀的分散，因而，如何更好的改善碳纳米管在PA66中的分散性的问题对改善PA66的抗静电性能具有更大的帮助。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种PA66接枝碳纳米管的制备方法，目的在于解决碳纳米管在PA66基体中分散性较差的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种PA66接枝碳纳米管的制备方法，步骤如下：
（1）将碳纳米管粉末放入等离子处理器腔体中进行NH3等离子体改性，得到表面氨基化的碳纳米管（CNT-NH2）；
（2）将表面氨基化的碳纳米管加入到二醛水溶液中，常温下搅拌反应6-8h，反应结束后用去离子水洗涤，离心，干燥后，得到醛基化的碳纳米管（CNT-CHO）；
（3）将PA66溶解到甲酸溶液中，然后加入醛基化的碳纳米管，搅拌反应8-12h，将反应后的产物离心，甲酸溶液洗涤，乙醇洗涤，然后干燥得到聚酰胺66接枝碳纳米管（PA66-CNT）。
所述步骤（1）的进行NH3等离子体改性的操作条件为：等离子处理器的功率为150-260W， NH3的流量15-40ml/min，压强为1-5kPa，处理时间为0.5-2h。
所述步骤（2）中表面氨基化的碳纳米管与二醛的物质的量之比为1-3:1。
所述步骤（2）中的二醛为戊二醛、丁二醛或己二醛。
所述步骤（3）中的醛基化的碳纳米管（CNT-CHO）与PA-66的物质的量之为1-3:1。
本发明的有益效果：1、本发明提供了一种PA66接枝碳纳米管的制备方法，且制备方法中采用的等离子体技术有效的避免了传统的强酸处理碳纳米管而导致的碳纳米管结构破坏的现象，制备方法较为简单，制备效率高；2、本发明中所制备的PA66接枝碳纳米管在PA66基体中具有良好的分散性，对PA66抗静电性能的改善提供了一种较好的解决方案。3、本发明所采用的CNT表面功能化的方法较为简单，同时保持了CNT本体结构的完整性，同时解决了CNT在PA66基体中易团聚的问题，有效的增加了PA66结晶性能，同时使PA66的抗静电性能显著提高，同时具有成本低、制备时间短、反应条件温和绿色环保等优点，应用前景较为广阔。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
本实施例的PA66接枝碳纳米管的制备方法，步骤如下：
（1）将1gCNT粉末放入等离子处理器腔体中进行NH3等离子体改性，其中具体的工艺条件为反应时的功率为150W，NH3的流量为15mL/min，其中压强为1kPa，处理时间为0.5h，得到表面氨基化的的碳纳米管（CNT-NH2）；
（2）将1mL 50%的戊二醛（0.005mol）溶解到100mL水中，然后将0.06g CNT-NH2（0.005mol）加入到戊二醛水溶液中，常温下搅拌反应6h，反应结束后用去离子水洗涤，离心，干燥后即得到醛基化的碳纳米管（CNT-CHO）；
（3）将1g PA66（0.005mol）溶解到100mL甲酸溶液中，然后将0.18g CNT-CHO（0.015mol）加入到PA66溶液中，搅拌反应8h，将反应后的产物离心，甲酸溶液洗涤，乙醇洗涤，然后干燥即得到PA66接枝CNT（PA66-CNT）。
实施例2
本实施例的PA66接枝碳纳米管的制备方法，步骤如下：
（1）将1g CNT粉末放入等离子处理器腔体中进行NH3等离子体改性，其中具体的工艺条件为反应时的功率为260W，NH3的流量为40mL/min，其中压强为5kPa，处理时间为2h，得到表面氨基化的的碳纳米管（CNT-NH2）；
（2）将1mL50%的戊二醛（0.005mol）溶解到100mL水中，然后将0.18g CNT-NH2（0.015mol）加入到戊二醛水溶液中，常温下搅拌反应8h，反应结束后用去离子水洗涤，离心，干燥后即得到醛基化的碳纳米管（CNT-CHO）；
（3）将1g PA66（0.005mol）溶解到100mL甲酸溶液中，然后将0.12g CNT-CHO（0.010mol）加入到PA66溶液中，搅拌反应12h，将反应后的产物离心，甲酸溶液洗涤，乙醇洗涤，然后干燥即得到PA66接枝CNT（PA66-CNT）。
实施例3
本实施例的PA66接枝碳纳米管的制备方法，步骤如下：
（1）将1g CNT粉末放入等离子处理器腔体中进行NH3等离子体改性，其中具体的工艺条件为反应时的功率为200W，NH3的流量为30mL/min，其中压强为3kPa，处理时间为1h，得到表面氨基化的的碳纳米管（CNT-NH2）；
（2）将1mL50%的戊二醛（0.005mol）溶解到100mL水中，然后将0.12g CNT-NH2（0.010mol）加入到戊二醛水溶液中，常温下搅拌反应7h，反应结束后用去离子水洗涤，离心，干燥后即得到醛基化的碳纳米管（CNT-CHO）；
（3）将1g PA66（0.005mol）溶解到100ml甲酸溶液中，然后将0.06g CNT-CHO（0.005mol）加入到PA66溶液中，搅拌反应10h，将反应后的产物离心，甲酸溶液洗涤，乙醇洗涤，然后干燥即得到PA66接枝CNT（PA66-CNT）。
实施例4
本实施例的PA66接枝碳纳米管的制备方法，步骤如下：
（1）将1g CNT粉末放入等离子处理器腔体中进行NH3等离子体改性，其中具体的工艺条件为反应时的功率为150W，NH3的流量为40mL/min，其中压强为5kPa，处理时间为0.5h，得到表面氨基化的的碳纳米管（CNT-NH2）；
（2）将0.43mL的丁二醛（0.005mol）溶解到100mL水中，然后将0.18g CNT-NH2（0.015mol）加入到丁二醛水溶液中，常温下搅拌反应6h，反应结束后用去离子水洗涤，离心，干燥后即得到醛基化的碳纳米管（CNT-CHO）；
（3）将1g PA66（0.005mol）溶解到100mL甲酸溶液中，然后将0.12g CNT-CHO（0.010mol）加入到PA66溶液中，搅拌反应12h，将反应后的产物离心，甲酸溶液洗涤，乙醇洗涤，然后干燥即得到PA66接枝CNT（PA66-CNT）。
实施例5
本实施例的PA66接枝碳纳米管的制备方法，步骤如下：
（1）将1g CNT粉末放入等离子处理器腔体中进行NH3等离子体改性，其中具体的工艺条件为反应时的功率为260W，NH3的流量为15mL/min，其中压强为1kPa，处理时间为2h，得到表面氨基化的的碳纳米管（CNT-NH2）；
（2）将0.61mL己二醛（0.005mol）溶解到100mL水中，然后将0.06g CNT-NH2（0.005mol）加入到己二醛水溶液中，常温下搅拌反应8h，反应结束后用去离子水洗涤，离心，干燥后即得到醛基化的碳纳米管（CNT-CHO）；
（3）将1g PA66（0.005mol）溶解到100mL甲酸溶液中，然后将0.06g CNT-CHO（0.005mol）加入到PA66溶液中，搅拌反应8h，将反应后的产物离心，甲酸溶液洗涤，乙醇洗涤，然后干燥即得到PA66接枝CNT（PA66-CNT）。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种PA66接枝碳纳米管的制备方法，其特征在于步骤如下：
（1）将碳纳米管粉末放入等离子处理器腔体中进行NH3等离子体改性，得到表面氨基化的碳纳米管；
（2）将表面氨基化的碳纳米管加入到二醛水溶液中，常温下搅拌反应6-8h，反应结束后用去离子水洗涤，离心，干燥后，得到醛基化的碳纳米管；
（3）将PA66溶解到甲酸溶液中，然后加入醛基化的碳纳米管，搅拌反应8-12h，将反应后的产物离心，甲酸溶液洗涤，乙醇洗涤，然后干燥得到聚酰胺66接枝碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的PA66接枝碳纳米管的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）的进行NH3等离子体改性的操作条件为：等离子处理器的功率为150-260W，NH3的流量15-40mL/min，压强为1-5kPa，处理时间为0.5-2h。
3.根据权利要求1所述的聚酰胺66接枝碳纳米管的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的表面氨基化的碳纳米管与二醛的物质的量之比为1-3:1。
4.根据权利要求1所述的PA66接枝碳纳米管的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的二醛为戊二醛、丁二醛或己二醛。
5.根据权利要求1所述的PA66接枝碳纳米管的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的醛基化的碳纳米管与PA66的物质的量之为1-3:1。
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