CN109054367A - 一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法 - Google Patents
一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种添加功能化碳纳米管‑竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法,将基料尼龙6在鼓风干燥箱中干燥后,在引入超声外场条件下,与增强材料玻璃纤维、预处理滑石粉、胶体石墨及碱处理方法处理竹粉、甲苯二异氰酸酯改性碳纳米管,在高速混合机中混合均匀,通过双螺杆挤出机进行挤出造粒,再与弹性体在高速混合机中混合均匀,通过双螺杆挤出机进行二次挤出造粒。用碱处理方法处理竹粉,将竹粉在氢氧化钠溶液中浸泡处理,碱处理可清除竹纤维中的胶质物,增大其比表面积,有利于改善尼龙6和竹纤维间的界面结合;并且处理后的竹纤维的结晶度增大,也有利于改善竹纤维‑尼龙6复合材料的性能。
Description
技术领域
本发明属于机械配件材料技术领域,具体涉及一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法。
背景技术
竹塑复合材料是适合我国国情的一种环保材料,它充分利用了我国丰富的竹子资源,与热塑性高聚物共混成型后,竹塑复合材料具有竹纤维和高分子材料的优点,能代替纯塑料制品,有利于解决环境问题。竹子在我国分布广、生长快,竹纤维强度高、硬度大,竹子中竹纤维的含量大,这些因素使得竹纤维成为一种价格低廉、性能优良的聚合物共混填料。然而,竹纤维与树脂基体的相容性不好,共混后的竹塑复合材料机械性能变差,制约了材料的推广使用。尼龙6是一种重要的工程塑料,广泛应用于汽车行业、电子电气产品、家用电气产品。然而,纯尼龙6制品低温冲击强度低、吸水后性能变差以及纯尼龙6制品成本较高,尤其是大量填料加入尼龙后,使得纯尼龙6制品广泛使用受限。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题,提供了一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法,依照该方法制作的尼龙6复合材料具有优异的力学性能、摩擦磨损性能、耐热性能和韧性,是一种性能优异的机械配件材料。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)碱处理方法处理竹粉:
将20-30份竹渣在94-96℃下干燥6-7h后,用高速混合机粉碎,过100目筛,按浴比20:1在氢氧化钠溶液中浸泡处理20-24h后,用清水洗涤至中性,放入104-106℃电热鼓风干燥箱中干燥22-24h,用高速粉碎机剪切、分散均匀;
(2)甲苯二异氰酸酯对碳纳米管的表面改性:
将1-2份羧基化改性碳纳米管溶于60-90份丙酮中,在53-57℃下超声搅拌回流,滴加甲苯二异氰酸酯的丙酮溶液,反应40-50min后升温至64-66℃蒸发丙酮,在红外灯下烘烤1-2h蒸发丙酮,在60-63℃真空烘箱中烘干10-12h得甲苯二异氰酸酯改性碳纳米管;
(3)耐磨尼龙6复合材料:
将100-110份基料尼龙6在94-96℃鼓风干燥箱中干燥23-25h后,在引入500W的超声外场条件下,与20-22份增强材料玻璃纤维、15-16份预处理滑石粉、3-4份胶体石墨及(1)、(2)中所得物料,在高速混合机中混合均匀,通过200-250℃的双螺杆挤出机进行挤出造粒,再与9-10份弹性体在高速混合机中混合均匀,通过200-250℃的双螺杆挤出机进行二次挤出造粒。
进一步的,步骤(1)中氢氧化钠溶液的质量分数为8-12%。
进一步的,步骤(2)中碳纳米管的混酸羧基化改性:向1-2份碳纳米管中加入80-95份浓硫酸,用超声波细胞粉碎机处理30-35min后,边搅拌边缓慢加入70-85份浓硝酸,搅拌下超声分散55-65min,在120-123℃下搅拌冷凝回流反应1-2h,用蒸馏水稀释,静置10-12h,抽滤、反复水洗至pH为中性,在80-83℃真空烘箱中干燥10-12h得羧基化改性碳纳米管;
向20-30份丙酮中滴加0.5-1份甲苯二异氰酸酯,混匀得甲苯二异氰酸酯的丙酮溶液。
进一步的,步骤(3)中滑石粉的预处理:将200目的粗滑石粉和1250目的细滑石粉按质量比为5:3进行复配,然后在94-96℃的烘箱中烘3-4h,将0.07-0.08份硅烷偶联剂KH550与无水乙醇混合均匀后,缓慢滴加到烘干的滑石粉中,搅拌处理,再放入94-96℃烘箱中烘3-4h,得到预处理滑石粉。
进一步的,步骤(3)中弹性体由POE-g-MAH和EPDM-g-MAH按质量比7:3复配而成,螺杆转速为70-80rpm,超声频率为19-20KHz。
本发明相比现有技术具有以下优点:
(1)用碱处理方法处理竹粉,将竹粉在氢氧化钠溶液中浸泡处理,碱处理可清除竹纤维中的胶质物,增大其比表面积,有利于改善尼龙6和竹纤维间的界面结合;并且处理后的竹纤维的结晶度增大,也有利于改善竹纤维-尼龙6复合材料的性能。
(2)使用混酸和甲苯二异氰酸酯对碳纳米管进行表面改性,羧基和异氰酸根成功接枝到碳纳米管表面,羧基化改性的碳纳米管形成了致密的结构,甲苯二异氰酸酯改性后结构重新变得蓬松;引入超声外场后,甲苯二异氰酸酯改性的碳纳米管在尼龙6中分散的很均匀,因为甲苯二异氰酸酯改性碳纳米管一方面结构蓬松,另一方面增强了与尼龙6基体的界面作用力;施加超声波作用后,碳纳米管分散程度进一步提高;
超声振动可增强改性碳纳米管与尼龙6基体的界面粘接力,加入碳纳米管后,提高了复合材料的拉伸模量和拉伸强度,声外场可以改善碳纳米管在尼龙
6 基体中的分散程度,增大碳纳米管与尼龙6基体的接触面积和界面粘结强度。
(3)以尼龙6为基料,以玻璃纤维为增强材料,以弹性体、石墨、滑石粉为改性剂,添加碱处理改性竹粉、甲苯二异氰酸酯改性碳纳米管,制备了复合材料;具有优异的力学性能、摩擦磨损性能、耐热性能和韧性。
具体实施方式
实施例1
一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)碱处理方法处理竹粉:
将20份竹渣在94-96℃下干燥6h后,用高速混合机粉碎,过100目筛,按浴比20:1在氢氧化钠溶液中浸泡处理20h后,用清水洗涤至中性,放入104-106℃电热鼓风干燥箱中干燥22h,用高速粉碎机剪切、分散均匀;
(2)甲苯二异氰酸酯对碳纳米管的表面改性:
将1份羧基化改性碳纳米管溶于60份丙酮中,在53-57℃下超声搅拌回流,滴加甲苯二异氰酸酯的丙酮溶液,反应40min后升温至64-66℃蒸发丙酮,在红外灯下烘烤1h蒸发丙酮,在60-63℃真空烘箱中烘干10h得甲苯二异氰酸酯改性碳纳米管;
(3)耐磨尼龙6复合材料:
将100份基料尼龙6在94-96℃鼓风干燥箱中干燥23h后,在引入500W的超声外场条件下,与20份增强材料玻璃纤维、15份预处理滑石粉、3份胶体石墨及(1)、(2)中所得物料,在高速混合机中混合均匀,通过200-250℃的双螺杆挤出机进行挤出造粒,再与9份弹性体在高速混合机中混合均匀,通过200-250℃的双螺杆挤出机进行二次挤出造粒。
进一步的,步骤(1)中氢氧化钠溶液的质量分数为8%。
进一步的,步骤(2)中碳纳米管的混酸羧基化改性:向1份碳纳米管中加入80份浓硫酸,用超声波细胞粉碎机处理30min后,边搅拌边缓慢加入70份浓硝酸,搅拌下超声分散55min,在120-123℃下搅拌冷凝回流反应1h,用蒸馏水稀释,静置10h,抽滤、反复水洗至pH为中性,在80-83℃真空烘箱中干燥10h得羧基化改性碳纳米管;
向20份丙酮中滴加0.5份甲苯二异氰酸酯,混匀得甲苯二异氰酸酯的丙酮溶液。
进一步的,步骤(3)中滑石粉的预处理:将200目的粗滑石粉和1250目的细滑石粉按质量比为5:3进行复配,然后在94-96℃的烘箱中烘3h,将0.07份硅烷偶联剂KH550与无水乙醇混合均匀后,缓慢滴加到烘干的滑石粉中,搅拌处理,再放入94-96℃烘箱中烘3h,得到预处理滑石粉。
进一步的,步骤(3)中弹性体由POE-g-MAH和EPDM-g-MAH按质量比7:3复配而成,螺杆转速为70rpm,超声频率为19KHz。
实施例2
一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)碱处理方法处理竹粉:
将30份竹渣在94-96℃下干燥7h后,用高速混合机粉碎,过100目筛,按浴比20:1在氢氧化钠溶液中浸泡处理24h后,用清水洗涤至中性,放入104-106℃电热鼓风干燥箱中干燥24h,用高速粉碎机剪切、分散均匀;
(2)甲苯二异氰酸酯对碳纳米管的表面改性:
将2份羧基化改性碳纳米管溶于90份丙酮中,在53-57℃下超声搅拌回流,滴加甲苯二异氰酸酯的丙酮溶液,反应50min后升温至64-66℃蒸发丙酮,在红外灯下烘烤2h蒸发丙酮,在60-63℃真空烘箱中烘干12h得甲苯二异氰酸酯改性碳纳米管;
(3)耐磨尼龙6复合材料:
将110份基料尼龙6在94-96℃鼓风干燥箱中干燥25h后,在引入500W的超声外场条件下,与22份增强材料玻璃纤维、16份预处理滑石粉、4份胶体石墨及(1)、(2)中所得物料,在高速混合机中混合均匀,通过200-250℃的双螺杆挤出机进行挤出造粒,再与10份弹性体在高速混合机中混合均匀,通过200-250℃的双螺杆挤出机进行二次挤出造粒。
进一步的,步骤(1)中氢氧化钠溶液的质量分数为12%。
进一步的,步骤(2)中碳纳米管的混酸羧基化改性:向2份碳纳米管中加入95份浓硫酸,用超声波细胞粉碎机处理35min后,边搅拌边缓慢加入85份浓硝酸,搅拌下超声分散65min,在120-123℃下搅拌冷凝回流反应2h,用蒸馏水稀释,静置12h,抽滤、反复水洗至pH为中性,在80-83℃真空烘箱中干燥12h得羧基化改性碳纳米管;
向30份丙酮中滴加1份甲苯二异氰酸酯,混匀得甲苯二异氰酸酯的丙酮溶液。
进一步的,步骤(3)中滑石粉的预处理:将200目的粗滑石粉和1250目的细滑石粉按质量比为5:3进行复配,然后在94-96℃的烘箱中烘4h,将0.08份硅烷偶联剂KH550与无水乙醇混合均匀后,缓慢滴加到烘干的滑石粉中,搅拌处理,再放入94-96℃烘箱中烘4h,得到预处理滑石粉。
进一步的,步骤(3)中弹性体由POE-g-MAH和EPDM-g-MAH按质量比7:3复配而成,螺杆转速为80rpm,超声频率为20KHz。
按照本发明方法制作的尼龙6复合材料具有优异的力学性能、摩擦磨损性能、耐热性能和韧性,是一种性能优异的机械配件材料。
Claims (5)
1.一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)碱处理方法处理竹粉:
将20-30份竹渣在94-96℃下干燥6-7h后,用高速混合机粉碎,过100目筛,按浴比20:1在氢氧化钠溶液中浸泡处理20-24h后,用清水洗涤至中性,放入104-106℃电热鼓风干燥箱中干燥22-24h,用高速粉碎机剪切、分散均匀;
(2)甲苯二异氰酸酯对碳纳米管的表面改性:
将1-2份羧基化改性碳纳米管溶于60-90份丙酮中,在53-57℃下超声搅拌回流,滴加甲苯二异氰酸酯的丙酮溶液,反应40-50min后升温至64-66℃蒸发丙酮,在红外灯下烘烤1-2h蒸发丙酮,在60-63℃真空烘箱中烘干10-12h得甲苯二异氰酸酯改性碳纳米管;
(3)耐磨尼龙6复合材料:
将100-110份基料尼龙6在94-96℃鼓风干燥箱中干燥23-25h后,在引入500W的超声外场条件下,与20-22份增强材料玻璃纤维、15-16份预处理滑石粉、3-4份胶体石墨及(1)、(2)中所得物料,在高速混合机中混合均匀,通过200-250℃的双螺杆挤出机进行挤出造粒,再与9-10份弹性体在高速混合机中混合均匀,通过200-250℃的双螺杆挤出机进行二次挤出造粒。
2.根据权利要求1所述的一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法,其特征在于,步骤(1)中氢氧化钠溶液的质量分数为8-12%。
3.根据权利要求1所述的一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法,其特征在于,步骤(2)中碳纳米管的混酸羧基化改性:
向1-2份碳纳米管中加入80-95份浓硫酸,用超声波细胞粉碎机处理30-35min后,边搅拌边缓慢加入70-85份浓硝酸,搅拌下超声分散55-65min,在120-123℃下搅拌冷凝回流反应1-2h,用蒸馏水稀释,静置10-12h,抽滤、反复水洗至pH为中性,在80-83℃真空烘箱中干燥10-12h得羧基化改性碳纳米管;
向20-30份丙酮中滴加0.5-1份甲苯二异氰酸酯,混匀得甲苯二异氰酸酯的丙酮溶液。
4.根据权利要求1所述的一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法,其特征在于,步骤(3)中滑石粉的预处理:
将200目的粗滑石粉和1250目的细滑石粉按质量比为5:3进行复配,然后在94-96℃的烘箱中烘3-4h,将0.07-0.08份硅烷偶联剂KH550与无水乙醇混合均匀后,缓慢滴加到烘干的滑石粉中,搅拌处理,再放入94-96℃烘箱中烘3-4h,得到预处理滑石粉。
5.根据权利要求1所述的一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法,其特征在于,步骤(3)中弹性体由POE-g-MAH和EPDM-g-MAH按质量比7:3复配而成,螺杆转速为70-80rpm,超声频率为19-20KHz。
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---|---|
CN (1) | CN109054367A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113004686A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-22 | 横琴桦硕环保科技有限公司 | 一种尼龙生物质复合材料及其制备方法 |
CN117509997A (zh) * | 2024-01-05 | 2024-02-06 | 北京东雷恒业环保科技有限公司 | 一种炼钢废水的预处理方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012019124A2 (en) * | 2010-08-06 | 2012-02-09 | Material Innovations, Llc | Composite building materials and methods of manufacture |
CN105440668A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-03-30 | 安徽都邦电器有限公司 | 一种碳纳米管改性尼龙管材 |
CN106009656A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-10-12 | 宁波英格塑料制品有限公司 | 一种汽车塑料用阻燃耐高温改性尼龙材料 |
CN106084771A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-11-09 | 宁波英格塑料制品有限公司 | 一种汽车塑料用轻质改性尼龙材料 |
-
2018
- 2018-07-30 CN CN201810852723.2A patent/CN109054367A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012019124A2 (en) * | 2010-08-06 | 2012-02-09 | Material Innovations, Llc | Composite building materials and methods of manufacture |
CN105440668A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-03-30 | 安徽都邦电器有限公司 | 一种碳纳米管改性尼龙管材 |
CN106009656A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-10-12 | 宁波英格塑料制品有限公司 | 一种汽车塑料用阻燃耐高温改性尼龙材料 |
CN106084771A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-11-09 | 宁波英格塑料制品有限公司 | 一种汽车塑料用轻质改性尼龙材料 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
王春华: "碱处理竹纤维对聚酰胺6结构和性能的影响", 《中国塑料》 * |
谢磊: "托辊用耐低温尼龙6基耐磨复合材料的研制", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
赵越: "超声辅助尼龙6/功能化碳纳米管复合材料的制备及性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113004686A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-22 | 横琴桦硕环保科技有限公司 | 一种尼龙生物质复合材料及其制备方法 |
CN117509997A (zh) * | 2024-01-05 | 2024-02-06 | 北京东雷恒业环保科技有限公司 | 一种炼钢废水的预处理方法 |
CN117509997B (zh) * | 2024-01-05 | 2024-03-26 | 北京东雷恒业环保科技有限公司 | 一种炼钢废水的预处理方法 |
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