CN109320955A - 一种改性聚酰胺复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性聚酰胺复合材料的制备方法，涉及聚酰胺新材料领域，包括以下步骤：马来酸酐接枝聚苯醚的制备；氧化石墨烯的表面处理；改性氧化石墨烯的制备；聚苯醚接枝氧化石墨烯的制备；改性聚酰胺复合材料的制备。本发明制备方法通过将聚苯醚接枝到氧化石墨烯上，对聚酰胺进行改性，接枝到聚苯醚上的氧化石墨烯与聚酰胺具有良好的相容性，结合力度高，可以有效提高复合材料的拉伸强度和抗机械冲击性，同时可以有效降低复合材料的吸水率和摩擦系数。
Description
技术领域
本发明涉及聚酰胺新材料领域，具体涉及一种改性聚酰胺复合材料的制备方法。
背景技术
聚酰胺又称尼龙，他的需求量一直居五大通用工程塑料之首，年均需求量增速高达10％。具有良好的力学性能、耐久性、耐腐蚀性和耐热性等性能，被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业。但是其同时存在吸水率高、耐冲击性能差的缺陷，限制了其在以塑料合金带了钢材料潮流中的发展。
中国专利CN100352862C公开了一种低吸水率聚酰胺树脂组合物，主要解决以往技术中组合物力学性能差的问题。本发明通过采用在PA6和低吸率高刚性树脂组合物基础上，添加玻璃纤维的技术方案较好地解决了该问题，可用于热塑性工程材料的工业生产中，包括以下重量份的原料：a)数均分子量为10000-50000的聚己内酰胺树脂100份；b)一种具有反应活性的低吸水率高刚性树脂1-40份；c)选自冲击改性剂、抗氧剂、紫外线稳定剂、润滑剂或着色剂加工助剂中的至少一种0.1-30份；d)玻璃纤维5-100份，本发明中直接将玻璃纤维与聚氨酯进行混合熔融造粒，相容差，影响材料的力学强度。
中国专利CN103073877B公告了一种低吸水率聚酰胺组合物及其制品，所述低吸水率聚酰胺组合物的主要成分包括：(a)聚酰胺，所述聚酰胺的特性粘度为2.0dL/g-3.2dL/g；(b)阻燃剂，所述阻燃剂包括磷系阻燃剂和氮系阻燃剂；(c)阻燃协效剂；(d)玻璃纤维；(e)任选的交联剂；(f)任选的其它物质。制品使用到如上述的低吸水率聚酰胺组合物制成。所述低吸水率聚酰胺组合物应用在电子电器领域。本发明所述的低吸水率聚酰胺组合物，其阻燃性能好，是无卤无红磷的环境友好材料，且机械性能好，吸水率低。但是组合物的硬度高，韧性差，加工性能欠佳。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种改性聚酰胺复合材料的制备方法，本发明制备方法通过将聚苯醚接枝到氧化石墨烯上，对聚酰胺进行改性，接枝到聚苯醚上的氧化石墨烯与聚酰胺具有良好的相容性，结合力度高，可以有效提高复合材料的拉伸强度和抗机械冲击性，同时可以有效降低复合材料的吸水率和摩擦系数。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种改性聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将适量的马来酸酐和聚苯醚加入高速混合机中混合15-20分钟后，加入双螺杆挤出机中，在275-295摄氏度下熔融挤出造粒，即得马来酸酐接枝聚苯醚；
(2)将氧化石墨烯加入去离子水中，搅拌均匀后，放入超声波分散仪中分散15-25分钟，配制成1克/毫升的氧化石墨烯溶液，向石墨烯水溶液中加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，直至无新的褐色絮状物产生；
(3)将步骤(2)制得的混合物反复进行离心洗涤，直至上清液中不含氯离子，将滤料放置80-90摄氏度的真空烘干箱中干燥，即得改性氧化石墨烯；
(4)将步骤(1)制得的马来酸酐接枝聚苯醚加入甲苯中，不断搅拌加热至75-90摄氏度，直至马来酸酐接枝聚苯醚溶解，加入去离子水，继续搅拌混合2-3小时；
(5)将步骤(4)制得的混合溶液升温至115-120摄氏度，加入改性石墨烯和四丁基溴化铵，以300-500转/分钟的速度，搅拌混合反应2-3小时，过滤，将滤料加入有机溶液中进行萃取后，在100-110摄氏度下真空干燥，得到聚苯醚接枝氧化石墨烯；
(6)将聚苯醚接枝氧化石墨烯、硬脂酸钙和聚酰胺加入高速混合机中，在50-60摄氏度下混合10-15分钟后，加入注射成型机中进行加压注塑成型，即得所述改性聚酰胺复合材料。
优选地，所述步骤(1)中马来酸酐和聚苯醚的质量比为4-6:100。
优选地，所述步骤(3)中上清液不含氯离子的检测方法为：选取5毫升上清液，滴入1-2毫升0.1摩尔/升的硝酸银溶液，产生沉淀，则含有氯离子，需要继续离心洗涤，反之，不产生沉淀，则上清液中不含氯离子，洗涤干净。
优选地，所述步骤(4)中的马来酸酐接枝聚苯醚、甲苯和去离子的用量比为50毫升:2克:1毫升。
优选地，所述马来酸酐接枝聚苯醚、改性石墨烯和四丁基溴化铵的用量质量比为40:20:1。
优选地，所述步骤(5)中的有机溶液为二甲苯。
优选地，所述步骤(5)中的萃取为将二甲苯和滤料按照1:10的料液比混合，在70-80摄氏度，100-150W的超声功率下，萃取30-40分钟。
优选地，所述步骤(6)中改性聚酰胺复合材料包括以下重量份计的原料：聚酰胺95-100份、聚苯醚接枝氧化石墨烯0.5-1.5份和硬脂酸钙1-2份。
优选地，所述改性聚酰胺复合材料包括以下重量份的原料：聚酰胺98份、聚苯醚接枝氧化石墨烯1.1份和硬脂酸钙1.5份。
优选地，所述步骤(6)中的注射成型机的工作参数为：料筒温度为258-275摄氏度，注塑压力为65-75MPa。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明制备方法通过将聚苯醚接枝到氧化石墨烯上，对聚酰胺进行改性，接枝到聚苯醚上的氧化石墨烯与聚酰胺具有良好的相容性，结合力度高，可以有效提高复合材料的拉伸强度和抗机械冲击性，同时可以有效降低复合材料的吸水率和摩擦系数。
(2)氧化石墨烯直接与聚酰胺共混时，易产生团聚现象，相容性差，两相分离严重，经过接枝后的氧化石墨烯在聚酰胺基体中具有良好的分散性，聚苯醚接枝氧化石墨烯中的酯基可与聚酰胺分子链中的酰胺键发生氢键结合，从而使氧化石墨烯与聚酰胺之间产生较强的相互作用，提高了复合材料的力学性能。
(3)加入聚苯醚接枝氧化石墨烯与聚酰胺共混时，聚苯醚接枝氧化石墨烯结构中含有聚苯醚的非极性分子结构，非极性聚苯醚具有优异的疏水功能，可以有效降低聚酰胺的吸水性，同时聚苯醚接氧化石墨烯在聚酰胺基体中和硬脂酸钙配合起到润滑剂的作用，可以有效降低复合材料的摩擦力。
(4)本发明方法中首先经过聚苯醚接枝马来酸酐，提高非极性分子聚苯醚的极性，从而提高聚苯醚与极性分子的强度，同时使用2,3-环氧丙基甲基氯化铵对氧化石墨烯进行表面活化处理，提高氧化石墨烯表面的活性，两者复合有效提高聚苯醚与氧化石墨系的接枝率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种改性聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将适量的马来酸酐和聚苯醚加入高速混合机中混合15分钟后，加入双螺杆挤出机中，在275摄氏度下熔融挤出造粒，即得马来酸酐接枝聚苯醚；
(2)将氧化石墨烯加入去离子水中，搅拌均匀后，放入超声波分散仪中分散15分钟，配制成1克/毫升的氧化石墨烯溶液，向石墨烯水溶液中加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，直至无新的褐色絮状物产生；
(3)将步骤(2)制得的混合物反复进行离心洗涤，直至上清液中不含氯离子，将滤料放置80摄氏度的真空烘干箱中干燥，即得改性氧化石墨烯；
(4)将步骤(1)制得的马来酸酐接枝聚苯醚加入甲苯中，不断搅拌加热至75摄氏度，直至马来酸酐接枝聚苯醚溶解，加入去离子水，继续搅拌混合2小时；
(5)将步骤(4)制得的混合溶液升温至115摄氏度，加入改性石墨烯和四丁基溴化铵，以300转/分钟的速度，搅拌混合反应2小时，过滤，将滤料加入有机溶液中进行萃取后，在100摄氏度下真空干燥，得到聚苯醚接枝氧化石墨烯；
(6)将聚苯醚接枝氧化石墨烯、硬脂酸钙和聚酰胺加入高速混合机中，在50摄氏度下混合10分钟后，加入注射成型机中进行加压注塑成型，即得所述改性聚酰胺复合材料。
步骤(1)中马来酸酐和聚苯醚的质量比为4:100。
步骤(3)中上清液不含氯离子的检测方法为：选取5毫升上清液，滴入1毫升0.1摩尔/升的硝酸银溶液，产生沉淀，则含有氯离子，需要继续离心洗涤，反之，不产生沉淀，则上清液中不含氯离子，洗涤干净。
步骤(4)中的马来酸酐接枝聚苯醚、甲苯和去离子的用量比为50毫升:2克:1毫升。
马来酸酐接枝聚苯醚、改性石墨烯和四丁基溴化铵的用量质量比为40:20:1。
步骤(5)中的有机溶液为二甲苯。
步骤(5)中的萃取为将二甲苯和滤料按照1:10的料液比混合，在70摄氏度，100W的超声功率下，萃取30分钟。
步骤(6)中改性聚酰胺复合材料包括以下重量份计的原料：聚酰胺95份、聚苯醚接枝氧化石墨烯0.5份和硬脂酸钙1份。
步骤(6)中的注射成型机的工作参数为：料筒温度为258摄氏度，注塑压力为65MPa。
实施例2
一种改性聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将适量的马来酸酐和聚苯醚加入高速混合机中混合20分钟后，加入双螺杆挤出机中，在295摄氏度下熔融挤出造粒，即得马来酸酐接枝聚苯醚；
(2)将氧化石墨烯加入去离子水中，搅拌均匀后，放入超声波分散仪中分散25分钟，配制成1克/毫升的氧化石墨烯溶液，向石墨烯水溶液中加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，直至无新的褐色絮状物产生；
(3)将步骤(2)制得的混合物反复进行离心洗涤，直至上清液中不含氯离子，将滤料放置90摄氏度的真空烘干箱中干燥，即得改性氧化石墨烯；
(4)将步骤(1)制得的马来酸酐接枝聚苯醚加入甲苯中，不断搅拌加热至90摄氏度，直至马来酸酐接枝聚苯醚溶解，加入去离子水，继续搅拌混合3小时；
(5)将步骤(4)制得的混合溶液升温至120摄氏度，加入改性石墨烯和四丁基溴化铵，以500转/分钟的速度，搅拌混合反应3小时，过滤，将滤料加入有机溶液中进行萃取后，在110摄氏度下真空干燥，得到聚苯醚接枝氧化石墨烯；
(6)将聚苯醚接枝氧化石墨烯、硬脂酸钙和聚酰胺加入高速混合机中，在60摄氏度下混合15分钟后，加入注射成型机中进行加压注塑成型，即得所述改性聚酰胺复合材料。
步骤(1)中马来酸酐和聚苯醚的质量比为6:100。
步骤(3)中上清液不含氯离子的检测方法为：选取5毫升上清液，滴入2毫升0.1摩尔/升的硝酸银溶液，产生沉淀，则含有氯离子，需要继续离心洗涤，反之，不产生沉淀，则上清液中不含氯离子，洗涤干净。
步骤(4)中的马来酸酐接枝聚苯醚、甲苯和去离子的用量比为50毫升:2克:1毫升。
马来酸酐接枝聚苯醚、改性石墨烯和四丁基溴化铵的用量质量比为40:20:1。
步骤(5)中的有机溶液为二甲苯。
步骤(5)中的萃取为将二甲苯和滤料按照1:10的料液比混合，在80摄氏度，150W的超声功率下，萃取40分钟。
步骤(6)中改性聚酰胺复合材料包括以下重量份计的原料：聚酰胺100份、聚苯醚接枝氧化石墨烯1.5份和硬脂酸钙2份。
步骤(6)中的注射成型机的工作参数为：料筒温度为275摄氏度，注塑压力为75MPa。
实施例3
一种改性聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将适量的马来酸酐和聚苯醚加入高速混合机中混合16分钟后，加入双螺杆挤出机中，在285摄氏度下熔融挤出造粒，即得马来酸酐接枝聚苯醚；
(2)将氧化石墨烯加入去离子水中，搅拌均匀后，放入超声波分散仪中分散22分钟，配制成1克/毫升的氧化石墨烯溶液，向石墨烯水溶液中加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，直至无新的褐色絮状物产生；
(3)将步骤(2)制得的混合物反复进行离心洗涤，直至上清液中不含氯离子，将滤料放置86摄氏度的真空烘干箱中干燥，即得改性氧化石墨烯；
(4)将步骤(1)制得的马来酸酐接枝聚苯醚加入甲苯中，不断搅拌加热至83摄氏度，直至马来酸酐接枝聚苯醚溶解，加入去离子水，继续搅拌混合2.6小时；
(5)将步骤(4)制得的混合溶液升温至118摄氏度，加入改性石墨烯和四丁基溴化铵，以450转/分钟的速度，搅拌混合反应2.4小时，过滤，将滤料加入有机溶液中进行萃取后，在108摄氏度下真空干燥，得到聚苯醚接枝氧化石墨烯；
(6)将聚苯醚接枝氧化石墨烯、硬脂酸钙和聚酰胺加入高速混合机中，在58摄氏度下混合13分钟后，加入注射成型机中进行加压注塑成型，即得所述改性聚酰胺复合材料。
步骤(1)中马来酸酐和聚苯醚的质量比为4.5:100。
步骤(3)中上清液不含氯离子的检测方法为：选取5毫升上清液，滴入1.5毫升0.1摩尔/升的硝酸银溶液，产生沉淀，则含有氯离子，需要继续离心洗涤，反之，不产生沉淀，则上清液中不含氯离子，洗涤干净。
步骤(4)中的马来酸酐接枝聚苯醚、甲苯和去离子的用量比为50毫升:2克:1毫升。
马来酸酐接枝聚苯醚、改性石墨烯和四丁基溴化铵的用量质量比为40:20:1。
步骤(5)中的有机溶液为二甲苯。
步骤(5)中的萃取为将二甲苯和滤料按照1:10的料液比混合，在76摄氏度，130W的超声功率下，萃取38分钟。
步骤(6)中改性聚酰胺复合材料包括以下重量份计的原料：聚酰胺98份、聚苯醚接枝氧化石墨烯1.2份和硬脂酸钙1.6份。
步骤(6)中的注射成型机的工作参数为：料筒温度为267摄氏度，注塑压力为72MPa。
实施例4
一种改性聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将适量的马来酸酐和聚苯醚加入高速混合机中混合18分钟后，加入双螺杆挤出机中，在282摄氏度下熔融挤出造粒，即得马来酸酐接枝聚苯醚；
(2)将氧化石墨烯加入去离子水中，搅拌均匀后，放入超声波分散仪中分散20分钟，配制成1克/毫升的氧化石墨烯溶液，向石墨烯水溶液中加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，直至无新的褐色絮状物产生；
(3)将步骤(2)制得的混合物反复进行离心洗涤，直至上清液中不含氯离子，将滤料放置87摄氏度的真空烘干箱中干燥，即得改性氧化石墨烯；
(4)将步骤(1)制得的马来酸酐接枝聚苯醚加入甲苯中，不断搅拌加热至84摄氏度，直至马来酸酐接枝聚苯醚溶解，加入去离子水，继续搅拌混合2.6小时；
(5)将步骤(4)制得的混合溶液升温至117摄氏度，加入改性石墨烯和四丁基溴化铵，以450转/分钟的速度，搅拌混合反应2.6小时，过滤，将滤料加入有机溶液中进行萃取后，在106摄氏度下真空干燥，得到聚苯醚接枝氧化石墨烯；
(6)将聚苯醚接枝氧化石墨烯、硬脂酸钙和聚酰胺加入高速混合机中，在58摄氏度下混合13分钟后，加入注射成型机中进行加压注塑成型，即得所述改性聚酰胺复合材料。
步骤(1)中马来酸酐和聚苯醚的质量比为5:100。
步骤(3)中上清液不含氯离子的检测方法为：选取5毫升上清液，滴入1.8毫升0.1摩尔/升的硝酸银溶液，产生沉淀，则含有氯离子，需要继续离心洗涤，反之，不产生沉淀，则上清液中不含氯离子，洗涤干净。
步骤(4)中的马来酸酐接枝聚苯醚、甲苯和去离子的用量比为50毫升:2克:1毫升。
马来酸酐接枝聚苯醚、改性石墨烯和四丁基溴化铵的用量质量比为40:20:1。
步骤(5)中的有机溶液为二甲苯。
步骤(5)中的萃取为将二甲苯和滤料按照1:10的料液比混合，在76摄氏度，130W的超声功率下，萃取37分钟。
步骤(6)中改性聚酰胺复合材料包括以下重量份计的原料：聚酰胺98份、聚苯醚接枝氧化石墨烯1.2份和硬脂酸钙1.6份。
步骤(6)中的注射成型机的工作参数为：料筒温度为267摄氏度，注塑压力为72MPa。
实施例5
一种改性聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将适量的马来酸酐和聚苯醚加入高速混合机中混合18分钟后，加入双螺杆挤出机中，在288摄氏度下熔融挤出造粒，即得马来酸酐接枝聚苯醚；
(2)将氧化石墨烯加入去离子水中，搅拌均匀后，放入超声波分散仪中分散22分钟，配制成1克/毫升的氧化石墨烯溶液，向石墨烯水溶液中加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，直至无新的褐色絮状物产生；
(3)将步骤(2)制得的混合物反复进行离心洗涤，直至上清液中不含氯离子，将滤料放置87摄氏度的真空烘干箱中干燥，即得改性氧化石墨烯；
(4)将步骤(1)制得的马来酸酐接枝聚苯醚加入甲苯中，不断搅拌加热至86摄氏度，直至马来酸酐接枝聚苯醚溶解，加入去离子水，继续搅拌混合2.6小时；
(5)将步骤(4)制得的混合溶液升温至117摄氏度，加入改性石墨烯和四丁基溴化铵，以470转/分钟的速度，搅拌混合反应2.6小时，过滤，将滤料加入有机溶液中进行萃取后，在106摄氏度下真空干燥，得到聚苯醚接枝氧化石墨烯；
(6)将聚苯醚接枝氧化石墨烯、硬脂酸钙和聚酰胺加入高速混合机中，在58摄氏度下混合13分钟后，加入注射成型机中进行加压注塑成型，即得所述改性聚酰胺复合材料。
步骤(1)中马来酸酐和聚苯醚的质量比为5.3:100。
步骤(3)中上清液不含氯离子的检测方法为：选取5毫升上清液，滴入1-2毫升0.1摩尔/升的硝酸银溶液，产生沉淀，则含有氯离子，需要继续离心洗涤，反之，不产生沉淀，则上清液中不含氯离子，洗涤干净。
步骤(4)中的马来酸酐接枝聚苯醚、甲苯和去离子的用量比为50毫升:2克:1毫升。
马来酸酐接枝聚苯醚、改性石墨烯和四丁基溴化铵的用量质量比为40:20:1。
步骤(5)中的有机溶液为二甲苯。
步骤(5)中的萃取为将二甲苯和滤料按照1:10的料液比混合，在76摄氏度，150W的超声功率下，萃取36分钟。
步骤(6)中改性聚酰胺复合材料包括以下重量份的原料：聚酰胺98份、聚苯醚接枝氧化石墨烯1.1份和硬脂酸钙1.5份。
步骤(6)中的注射成型机的工作参数为：料筒温度为258-275摄氏度，注塑压力为72MPa。
对比例1：未经过任何处理的聚酰胺；
对比例2：使用未经任何处理的氧化石墨烯代替聚苯醚接枝石墨烯，其添加分量和其余原料均与实施例1相同聚酰胺复合材料的共混成型方法与实施例1相同；
对比例3：使用未经任何处理的聚苯醚代替聚苯醚接枝石墨烯，其添加分量和其余原料均与实施例1相同聚酰胺复合材料的共混成型方法与实施例1相同；
对比例4：使用氧化石墨烯和聚苯醚按照1:2的质量比直接添加到复合材料中共混，取代聚苯醚接枝石墨烯，其添加分量和其余原料均与实施例1相同聚酰胺复合材料的共混成型方法与实施例1相同；
将实施例1-5制得的改性聚酰胺复合材料与对比例1-3制得的聚酰胺复合材料进行性能测试，测试结果如表1：
表1
将比实施例1的数据分别和对比例1、对比例2、对比例3和对比例4的数据作对比；
实施例1相对于对比例1的数据，拉伸强度提高了16.7％，断裂伸长率提升了51.4％，缺口冲击强度改善了39.5％，吸水率降低了31.4％，摩擦系数降低了15.7％，说明本发明改性聚酰胺复合材料相对于未经人任何处理的聚酰胺材料的柔韧性、抗拉伸性和抗机械冲击性能等综合力学性能得到明显提高，吸水率和摩擦系数得到明显降低，提高了材料的抗吸水性和润滑性。
实施例1相对于对比例2的数据，拉伸强度提高了9.6％，断裂伸长率提升了29.3％，缺口冲击强度改善了15.2％，吸水率降低了27.2％，摩擦系数降低了17.4％；
实施例1相对于对比例3的数据，拉伸强度提高了15.2％，断裂伸长率提升了39.5％，缺口冲击强度改善了27.7％，吸水率降低了3.8％，摩擦系数降低了14％；
综合实施例1和对比例2和对比例3的数据进行对比的结果可以看出，实施例1中改性聚酰胺复合材料为聚苯醚接枝氧化石墨烯材料和聚酰胺共混的产物性能，明显由于对比例2中氧化石墨烯和对比例3中聚苯醚与聚酰胺共混产物的性能，说明聚苯醚接枝氧化石墨烯对聚酰胺综合性能的提升明显优于氧化石墨烯对聚酰胺和聚苯醚对聚酰胺的作用。
对比实施例1和对比例4，拉伸强度提高了12.3％，断裂伸长率提升了32.5％，缺口冲击强度改善了19.1％，吸水率降低了14.1％，摩擦系数降低了15.7％；可以得出将氧化石墨烯和聚苯醚直接混合后与聚酰胺共混效果明显低于将石墨烯与聚苯醚接枝后在于聚酰胺共混。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)本发明制备方法通过将聚苯醚接枝到氧化石墨烯上，对聚酰胺进行改性，接枝到聚苯醚上的氧化石墨烯与聚酰胺具有良好的相容性，结合力度高，可以有效提高复合材料的拉伸强度和抗机械冲击性，同时可以有效降低复合材料的吸水率和摩擦系数。
(2)氧化石墨烯直接与聚酰胺共混时，易产生团聚现象，相容性差，两相分离严重，经过接枝后的氧化石墨烯在聚酰胺基体中具有良好的分散性，聚苯醚接枝氧化石墨烯中的酯基可与聚酰胺分子链中的酰胺键发生氢键结合，从而使氧化石墨烯与聚酰胺之间产生较强的相互作用，提高了复合材料的力学性能。
(3)加入聚苯醚接枝氧化石墨烯与聚酰胺共混时，聚苯醚接枝氧化石墨烯结构中含有聚苯醚的非极性分子结构，非极性聚苯醚具有优异的疏水功能，可以有效降低聚酰胺的吸水性，同时聚苯醚接氧化石墨烯在聚酰胺基体中和硬脂酸钙配合起到润滑剂的作用，可以有效降低复合材料的摩擦力。
(4)本发明方法中首先经过聚苯醚接枝马来酸酐，提高非极性分子聚苯醚的极性，从而提高聚苯醚与极性分子的强度，同时使用2,3-环氧丙基甲基氯化铵对氧化石墨烯进行表面活化处理，提高氧化石墨烯表面的活性，两者复合有效提高聚苯醚与氧化石墨系的接枝率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)
1.一种改性聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将适量的马来酸酐和聚苯醚加入高速混合机中混合15-20分钟后，加入双螺杆挤出机中，在275-295摄氏度下熔融挤出造粒，即得马来酸酐接枝聚苯醚；
(2)将氧化石墨烯加入去离子水中，搅拌均匀后，放入超声波分散仪中分散15-25分钟，配制成1克/毫升的氧化石墨烯溶液，向石墨烯水溶液中加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，直至无新的褐色絮状物产生；
(3)将步骤(2)制得的混合物反复进行离心洗涤，直至上清液中不含氯离子，将滤料放置80-90摄氏度的真空烘干箱中干燥，即得改性氧化石墨烯；
(4)将步骤(1)制得的马来酸酐接枝聚苯醚加入甲苯中，不断搅拌加热至75-90摄氏度，直至马来酸酐接枝聚苯醚溶解，加入去离子水，继续搅拌混合2-3小时；
(5)将步骤(4)制得的混合溶液升温至115-120摄氏度，加入改性石墨烯和四丁基溴化铵，以300-500转/分钟的速度，搅拌混合反应2-3小时，过滤，将滤料加入有机溶液中进行萃取后，在100-110摄氏度下真空干燥，得到聚苯醚接枝氧化石墨烯；
(6)将聚苯醚接枝氧化石墨烯、硬脂酸钙和聚酰胺加入高速混合机中，在50-60摄氏度下混合10-15分钟后，加入注射成型机中进行加压注塑成型，即得所述改性聚酰胺复合材料。
2.根据权利要求1所述的改性聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中马来酸酐和聚苯醚的质量比为4-6:100。
3.根据权利要求1所述的改性聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中上清液不含氯离子的检测方法为：选取5毫升上清液，滴入1-2毫升0.1摩尔/升的硝酸银溶液，产生沉淀，则含有氯离子，需要继续离心洗涤，反之，不产生沉淀，则上清液中不含氯离子，洗涤干净。
4.根据权利要求1所述的改性聚酰胺复合材料的制备方法，其特征只在于，所述步骤(4)中的马来酸酐接枝聚苯醚、甲苯和去离子的用量比为50毫升:2克:1毫升。
5.根据权利要求1所述的改性聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述马来酸酐接枝聚苯醚、改性石墨烯和四丁基溴化铵的用量质量比为40:20:1。
6.根据权利要求1所述的改性聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中的有机溶液为二甲苯。
7.根据权利要求6所述的改性聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中的萃取为将二甲苯和滤料按照1:10的料液比混合，在70-80摄氏度，100-150W的超声功率下，萃取30-40分钟。
8.根据权利要求1所述的改性聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中改性聚酰胺复合材料包括以下重量份计的原料：聚酰胺95-100份、聚苯醚接枝氧化石墨烯0.5-1.5份和硬脂酸钙1-2份。
9.根据权利要求8所述的改性聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述改性聚酰胺复合材料包括以下重量份的原料：聚酰胺98份、聚苯醚接枝氧化石墨烯1.1份和硬脂酸钙1.5份。
10.根据权利要求1所述的改性聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中的注射成型机的工作参数为：料筒温度为258-275摄氏度，注塑压力为65-75MPa。
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