CN109111733A - 阻燃导电耐磨尼龙材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种阻燃导电耐磨尼龙材料及其制备方法，按照重量份数计算，包括以下原料：尼龙4650～70份、改性镁铝水滑石10～20份、硫酸钙晶须2～5份、碳纳米管0.5～1.5份、阻燃协效剂2～4份、增韧剂3～8份、相容剂0.4～1.2份及抗氧化剂0.2～0.8份；所述改性镁铝水滑石主要由镁铝水滑石、石墨烯及硅烷偶联剂制备得到。其制备方法为：1)先将碳纳米管、改性镁铝水滑石、尼龙46与增韧剂混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；2)将步骤1)得到的母粒与硫酸钙晶须、阻燃协效剂、抗氧化剂、相容剂混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。该尼龙材料在不影响材料其他力学性能的前提下，具有很好的阻燃、耐磨与导电性能。

Description

阻燃导电耐磨尼龙材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种阻燃导电耐磨尼龙材料及其制备方法。

背景技术

碳纳米管(Carbon Nanotubes，简称CNTs)是1991年被日本NEC公司的饭岛(Iijima)发现的一种新型碳结构，是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的管体。碳纳米管分为单壁碳纳米管(Single-Walled Carbon Nanotubes)和多壁碳纳米管(Multi-WalledCarbon Nanotubes)。因其具有优异的电、磁、光、热等性能，所以在聚合物功能复合材料的制备领域有很好的应用前景。碳纳米管的良好的电性能、磁性能和光性能可以大幅度提高复合材料的导电性能、电磁屏蔽和光电子发射性能。碳纳米管较强的宽带微波吸收性能使其成为一种有前途的微波吸收剂，可用作隐身材料、电磁屏蔽材料或暗室吸波材料的增强剂。

尼龙树脂具有很高的表面电阻，在使用中由于摩擦很容易在表面积累电荷，引起静电放电，产生电火花而引起火灾。人们通常通过添加导电填料的方法来改善聚合物的电性能和导热性能，但是，要赋予尼龙树脂理想的导电性能和导热性能需要填充大量的导电填料，会导致复合材料的成型加工性能和力学性能的大幅度下降。。

目前添加填料的聚合物导电材料中的导电添加剂主要有金属粉、炭黑、石墨、碳纳米管。虽然向聚合物中添加金属粉、炭黑或石墨也能制备导电聚合物复合材料，但是由于已经在配方中添加了阻燃剂，材料的力学性能有所下降，如果再向配方中添加金属粉、炭黑或石墨，由于添加量多，最终导致材料的力学性能损失严重，没有使用价值；而碳纳米管添加量少，对材料力学性能影响小，因此，有必要对PA66进行相应的改性以提高其使用性能。

发明内容

本发明提出一种阻燃导电耐磨尼龙材料，该阻燃导电材料在不影响材料其他力学性能的前提下，具有很好的阻燃、耐磨与导电性能。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种阻燃导电耐磨尼龙材料，按照重量份数计算，包括以下原料：

尼龙46 50～70份、改性镁铝水滑石10～20份、硫酸钙晶须2～5份、碳纳米管0.5～1.5份、阻燃协效剂2～4份、增韧剂3～8份、相容剂0.4～1.2份及抗氧化剂0.2～0.8份；所述改性镁铝水滑石主要由镁铝水滑石、石墨烯及硅烷偶联剂制备得到。

优选地，所述改性镁铝水滑石的制备方法包括以下步骤：

将镁铝水滑石和石墨烯加入到含有质量浓度为0.2～0.6％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液中进行超声震荡，得到分散液；再向分散液中加入柠檬酸搅拌混合后升温至75～85℃，然后加入硅烷偶联剂反应3～6h，反应结束后，过滤，过滤干燥即可。

优选地，所述镁铝水滑石与所述石墨烯的质量之比为10～15，所述柠檬酸与所述石墨烯的质量之比为2～6:1，所述镁铝水滑石与所述硅烷偶联剂的质量之比为20～30:1。

优选地，所述增韧剂选自马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。

所述相容剂选自选自为苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚苯醚中的至少一种。

优选地，所述阻燃协效剂选自三氧化二锑、硼酸锌或氧化锌的一种或几种。

优选地，所述抗氧剂为N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺。

本发明的另一个目的是提供一种阻燃导电耐磨尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：

1)先将碳纳米管、改性镁铝水滑石、尼龙46与增韧剂混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；

2)将步骤1)得到的母粒与硫酸钙晶须、阻燃协效剂、抗氧化剂、相容剂混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。

本发明有益效果：

本发明的阻燃导电耐磨尼龙材料采用主要由镁铝水滑石、石墨烯及硅烷偶联剂制备得到的改性镁铝水滑石，不仅具有良好的阻燃性能，其还提高了一定的导电能力，同时增强了尼龙46与碳纳米管的融合(无需额外添加增强纤维的辅助)，使得我们只需要很少的碳纳米管就能够实现极佳的导电性能。

具体实施方式

实施例1

改性镁铝水滑石的制备方法包括以下步骤：

将镁铝水滑石和石墨烯加入到含有质量浓度为0.4％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液中进行超声震荡，得到分散液；再向分散液中加入柠檬酸搅拌混合后升温至75℃，然后加入硅烷偶联剂KH560反应6h，反应结束后，过滤，过滤干燥即可。镁铝水滑石与石墨烯的质量之比为10，柠檬酸与石墨烯的质量之比为6:1，镁铝水滑石与硅烷偶联剂的质量之比为20:1。

实施例2

改性镁铝水滑石的制备方法包括以下步骤：

将镁铝水滑石和石墨烯加入到含有质量浓度为0.6％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液中进行超声震荡，得到分散液；再向分散液中加入柠檬酸搅拌混合后升温至85℃，然后加入硅烷偶联剂KH550反应3h，反应结束后，过滤，过滤干燥即可。镁铝水滑石与石墨烯的质量之比为15，柠檬酸与石墨烯的质量之比为2:1，镁铝水滑石与硅烷偶联剂的质量之比为30:1。

实施例3

一种阻燃导电耐磨尼龙材料，按照重量份数计算，包括以下原料：

尼龙46 60份、实施例1的改性镁铝水滑石16份、硫酸钙晶须3份、碳纳米管0.9份、三氧化二锑3份、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物6份、苯乙烯-马来酸酐共聚物0.8份及N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.5份。

阻燃导电耐磨尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：

1)先将碳纳米管、实施例1的改性镁铝水滑石、尼龙46与马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；

2)将步骤1)得到的母粒与硫酸钙晶须、三氧化二锑、N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、苯乙烯-马来酸酐共聚物混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。

实施例4

一种阻燃导电耐磨尼龙材料，按照重量份数计算，包括以下原料：

尼龙46 50份、实施例2的改性镁铝水滑石20份、硫酸钙晶须2份、碳纳米管1.5份、硼酸锌2份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物3份、苯乙烯-马来酸酐共聚物0.4份及N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.2份。

阻燃导电耐磨尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：

1)先将碳纳米管、实施例2的改性镁铝水滑石、尼龙46与甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；

2)将步骤1)得到的母粒与硫酸钙晶须、硼酸锌、N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、苯乙烯-马来酸酐共聚物混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。

实施例5

一种阻燃导电耐磨尼龙材料，按照重量份数计算，包括以下原料：

尼龙46 70份、实施例1的改性镁铝水滑石10份、硫酸钙晶须5份、碳纳米管0.5份、氧化锌4份、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物8份、马来酸酐接枝聚苯醚1.2份及N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.8份。

阻燃导电耐磨尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：

1)先将碳纳米管、实施例1的改性镁铝水滑石、尼龙46与马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；

2)将步骤1)得到的母粒与硫酸钙晶须、氧化锌、N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、马来酸酐接枝聚苯醚混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。

试验例

将实施例3-5制备得到的阻燃导电耐磨尼龙材料进行性能检测，结果见表1：

表1阻燃导电耐磨尼龙材料性能

从表1中可以看出，实施例3-5制备的阻燃导电耐磨尼龙材料不仅阻燃性能好，导电性能好，而且机械性能强度高。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种阻燃导电耐磨尼龙材料，其特征在于，按照重量份数计算，包括以下原料：

尼龙4650～70份、改性镁铝水滑石10～20份、硫酸钙晶须2～5份、碳纳米管0.5～1.5份、阻燃协效剂2～4份、增韧剂3～8份、相容剂0.4～1.2份及抗氧化剂0.2～0.8份；所述改性镁铝水滑石主要由镁铝水滑石、石墨烯及硅烷偶联剂制备得到。

2.根据权利要求1所述的阻燃导电耐磨尼龙材料，其特征在于，所述改性镁铝水滑石的制备方法包括以下步骤：

将镁铝水滑石和石墨烯加入到含有质量浓度为0.2～0.6％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液中进行超声震荡，得到分散液；再向分散液中加入柠檬酸搅拌混合后升温至75～85℃，然后加入硅烷偶联剂反应3～6h，反应结束后，过滤，过滤干燥即可。

3.根据权利要求2所述的阻燃导电耐磨尼龙材料，其特征在于，所述镁铝水滑石与所述石墨烯的质量之比为10～15，所述柠檬酸与所述石墨烯的质量之比为2～6:1，所述镁铝水滑石与所述硅烷偶联剂的质量之比为20～30:1。

4.根据权利要求1所述的阻燃导电耐磨尼龙材料，其特征在于，所述增韧剂选自马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的阻燃导电耐磨尼龙材料，其特征在于，所述相容剂选自选自为苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚苯醚中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的阻燃导电耐磨尼龙材料，其特征在于，所述阻燃协效剂选自三氧化二锑、硼酸锌或氧化锌的一种或几种。

7.根据权利要求1或2所述的阻燃导电耐磨尼龙材料，其特征在于，所述抗氧剂为N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺。

8.如权利要求1至7任意一项所述的阻燃导电耐磨尼龙材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)先将碳纳米管、改性镁铝水滑石、尼龙46与增韧剂混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；

2)将步骤1)得到的母粒与硫酸钙晶须、阻燃协效剂、抗氧化剂、相容剂混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。