CN109134846B - 一种石墨烯改性聚酰胺材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯改性聚酰胺材料及其制备方法，所述的改性聚酰胺材料由下述重量份的原料组成的：甲基丙烯酸缩水甘油酯10‑12、己内酰胺100‑140、过氧化二异丙苯3‑4、纤维改性石墨烯30‑40、碱性催化剂0.07‑0.1。本发明通过甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基与羟基共混反应，从而改善了石墨烯的表面活性，之后将其与己内酰胺混合，而甲基丙烯酸缩水甘油酯中含有活泼的碳碳双键基团，其可以与己内酰胺共混参与聚合，从而改善了石墨烯在聚酰胺间的分散相容性，从而提高了成品材料的力学稳定性，本发明的复合材料具有一定的导电性，适用范围广，综合性能优越。

Description

一种石墨烯改性聚酰胺材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种石墨烯改性聚酰胺材料及其制备方法。
背景技术
聚酰胺俗称尼龙，是分子主链上含有重复酰胺基团-[NHCO]-的热塑性树脂总称。包括脂肪族PA，脂肪-芳香族PA和芳香族PA，其中，脂肪族PA品种多，产量大，应用广泛，尼龙的改性品种数量繁多，如增强尼龙，单体浇铸尼龙(MC尼龙)，反应注射成型(RIM)尼龙，芳香族尼龙，透明尼龙，高抗冲(超韧)尼龙，电镀尼龙，导电尼龙，阻燃尼龙，尼龙与其他聚合物共混物和合金等，满足不同特殊要求，广泛用作金属，木材等传统材料代用品，作为各种结构材料；
然而，目前的尼龙材料功能性较为单一，其绝缘性好，但是无法作为屏蔽材料使用，因此，本发明的目的就是提高一种尼龙复合石墨烯的电磁屏蔽材料。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种石墨烯改性聚酰胺材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种石墨烯改性聚酰胺材料，它是由下述重量份的原料组成的：
甲基丙烯酸缩水甘油酯10-12、己内酰胺100-140、过氧化二异丙苯3-4、纤维改性石墨烯30-40、碱性催化剂0.07-0.1。
所述的碱性催化剂为碳酸钾。
所述的纤维改性石墨烯是由下述重量份的原料组成的：
石墨烯50-60、羟乙基纤维素3-5、2-巯基苯并咪唑0.3-0.7、过氧化钠1-2、硬脂酸钡2-4。
，所述纤维改性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
(1)取硬脂酸钡，加热熔化，与石墨烯混合，保温搅拌1-2小时，加入到混合料重量20-35倍的去离子水中，搅拌均匀，加入过氧化钠，送入到55-60℃的恒温水浴中，保温搅拌3-4小时，出料冷却，得石墨烯分散液；
(2)取2-巯基苯并咪唑，加入到其重量7-10倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入羟乙基纤维素，升高温度为70-85℃，加入上述石墨烯分散液，超声10-20分钟，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，即得所述纤维改性石墨烯。
所述石墨烯改性聚酰胺材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取过氧化二异丙苯，加入到其重量20-40倍的异丙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(2)取甲基丙烯酸缩水甘油酯，加入到其重量5-7倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，加入上述纤维改性石墨烯，升高温度为160-180℃，加入碱性催化剂，保温搅拌4-7小时，出料冷却，旋蒸，除去二甲基甲酰胺，得活化石墨烯；
(3)取上述活化石墨烯，与己内酰胺混合，加入到混合料重量4-7倍的异丙醇中，超声3-5分钟，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60-80℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌4-7小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，真空50-60℃下干燥2-4小时，冷却至常温，即得所述石墨烯改性聚酰胺材料。
本发明的优点：
本发明将石墨烯与硬脂酸钡共混，然后采用过氧化钠处理，之后引入羟乙基纤维素，得到纤维改性的石墨烯，通过该改性处理，提高了石墨烯表面的羟基活性，然后将其与甲基丙烯酸缩水甘油酯共混，加入碱性催化剂，高温反应，通过甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基与羟基共混反应，从而改善了石墨烯的表面活性，之后将其与己内酰胺混合，而甲基丙烯酸缩水甘油酯中含有活泼的碳碳双键基团，其可以与己内酰胺共混参与聚合，从而改善了石墨烯在聚酰胺间的分散相容性，从而提高了成品材料的力学稳定性，本发明的复合材料特别适合作为电磁屏蔽材料，电磁屏蔽性好。
具体实施方式
实施例1
一种石墨烯改性聚酰胺材料，它是由下述重量份的原料组成的：
甲基丙烯酸缩水甘油酯12、己内酰胺140、过氧化二异丙苯4、纤维改性石墨烯40、碱性催化剂0.1。
所述的碱性催化剂为碳酸钾。
所述的纤维改性石墨烯是由下述重量份的原料组成的：
石墨烯60、羟乙基纤维素5、2-巯基苯并咪唑0.7、过氧化钠2、硬脂酸钡4。
所述纤维改性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
(1)取硬脂酸钡，加热熔化，与石墨烯混合，保温搅拌2小时，加入到混合料重量35倍的去离子水中，搅拌均匀，加入过氧化钠，送入到60℃的恒温水浴中，保温搅拌4小时，出料冷却，得石墨烯分散液；
(2)取2-巯基苯并咪唑，加入到其重量10倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入羟乙基纤维素，升高温度为85℃，加入上述石墨烯分散液，超声20分钟，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，即得所述纤维改性石墨烯。
所述石墨烯改性聚酰胺材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取过氧化二异丙苯，加入到其重量40倍的异丙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(2)取甲基丙烯酸缩水甘油酯，加入到其重量7倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，加入上述纤维改性石墨烯，升高温度为180℃，加入碱性催化剂，保温搅拌7小时，出料冷却，旋蒸，除去二甲基甲酰胺，得活化石墨烯；
(3)取上述活化石墨烯，与己内酰胺混合，加入到混合料重量4-7倍的异丙醇中，超声5分钟，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为80℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌7小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，真空60℃下干燥4小时，冷却至常温，即得所述石墨烯改性聚酰胺材料。
实施例2
一种石墨烯改性聚酰胺材料，它是由下述重量份的原料组成的：
甲基丙烯酸缩水甘油酯10、己内酰胺100、过氧化二异丙苯3、纤维改性石墨烯30、碱性催化剂0.07。
所述的碱性催化剂为碳酸钾。
所述的纤维改性石墨烯是由下述重量份的原料组成的：
石墨烯50、羟乙基纤维素3、2-巯基苯并咪唑0.3、过氧化钠1、硬脂酸钡2。
所述纤维改性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
(1)取硬脂酸钡，加热熔化，与石墨烯混合，保温搅拌1小时，加入到混合料重量20倍的去离子水中，搅拌均匀，加入过氧化钠，送入到55℃的恒温水浴中，保温搅拌3小时，出料冷却，得石墨烯分散液；
(2)取2-巯基苯并咪唑，加入到其重量7倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入羟乙基纤维素，升高温度为70℃，加入上述石墨烯分散液，超声10分钟，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，即得所述纤维改性石墨烯。
所述石墨烯改性聚酰胺材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取过氧化二异丙苯，加入到其重量20倍的异丙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(2)取甲基丙烯酸缩水甘油酯，加入到其重量5倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，加入上述纤维改性石墨烯，升高温度为160℃，加入碱性催化剂，保温搅拌4小时，出料冷却，旋蒸，除去二甲基甲酰胺，得活化石墨烯；
(3)取上述活化石墨烯，与己内酰胺混合，加入到混合料重量4倍的异丙醇中，超声3分钟，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌4小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，真空50℃下干燥2小时，冷却至常温，即得所述石墨烯改性聚酰胺材料。
性能测试：
拉伸强度按GB/T1040—1992进行测试，拉伸速率为50mm/min，标距为50mm；
测得拉伸强度为59.7-61.2Mpa；
弯曲强度按GB/T9341—2000进行测试，测试速度为2mm/min，跨距为72mm；
测得弯曲强度为37.7-40.3Mpa；
表面电阻率为3.7-7.5×103Ω。
市售PA6的拉伸强度为50-55Mpa、弯曲强度为25-30Mpa。

Claims (3)

1.一种石墨烯改性聚酰胺材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：
甲基丙烯酸缩水甘油酯10-12、己内酰胺100-140、过氧化二异丙苯3-4、纤维改性石墨烯30-40、碱性催化剂0.07-0.1；
所述的纤维改性石墨烯是由下述重量份的原料组成的：
石墨烯50-60、羟乙基纤维素3-5、2-巯基苯并咪唑0.3-0.7、过氧化钠1-2、硬脂酸钡2-4；
所述纤维改性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
（1）取硬脂酸钡，加热熔化，与石墨烯混合，保温搅拌1-2小时，加入到混合料重量20-35倍的去离子水中，搅拌均匀，加入过氧化钠，送入到55-60℃的恒温水浴中，保温搅拌3-4小时，出料冷却，得石墨烯分散液；
（2）取2-巯基苯并咪唑，加入到其重量7-10倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入羟乙基纤维素，升高温度为70-85℃，加入上述石墨烯分散液，超声10-20分钟，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，即得所述纤维改性石墨烯。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性聚酰胺材料，其特征在于，所述的碱性催化剂为碳酸钾。
3.一种如权利要求1所述石墨烯改性聚酰胺材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取过氧化二异丙苯，加入到其重量20-40倍的异丙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
（2）取甲基丙烯酸缩水甘油酯，加入到其重量5-7倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，加入上述纤维改性石墨烯，升高温度为160-180℃，加入碱性催化剂，保温搅拌4-7小时，出料冷却，旋蒸，除去二甲基甲酰胺，得活化石墨烯；
（3）取上述活化石墨烯，与己内酰胺混合，加入到混合料重量4-7倍的异丙醇中，超声3-5分钟，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60-80℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌4-7小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，真空50-60℃下干燥2-4小时，冷却至常温，即得所述石墨烯改性聚酰胺材料。
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