CN112724429A - 石墨烯纤维增强尼龙的制备方法 - Google Patents

石墨烯纤维增强尼龙的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112724429A
CN112724429A CN202110088272.1A CN202110088272A CN112724429A CN 112724429 A CN112724429 A CN 112724429A CN 202110088272 A CN202110088272 A CN 202110088272A CN 112724429 A CN112724429 A CN 112724429A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
graphene oxide
nylon
fibers
fiber reinforced
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110088272.1A
Other languages
English (en)
Inventor
丁玉婕
何大方
史小军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou Changruiyuan Material Technology Co ltd
Jiangsu Jiangnan Elenyl Graphene Technology Co ltd
JIANGNAN GRAPHENE RESEARCH INSTITUTE
Original Assignee
Changzhou Changruiyuan Material Technology Co ltd
Jiangsu Jiangnan Elenyl Graphene Technology Co ltd
JIANGNAN GRAPHENE RESEARCH INSTITUTE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou Changruiyuan Material Technology Co ltd, Jiangsu Jiangnan Elenyl Graphene Technology Co ltd, JIANGNAN GRAPHENE RESEARCH INSTITUTE filed Critical Changzhou Changruiyuan Material Technology Co ltd
Priority to CN202110088272.1A priority Critical patent/CN112724429A/zh
Publication of CN112724429A publication Critical patent/CN112724429A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/06—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2377/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2377/06—Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyamides (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

本发明涉及尼龙制备方法领域，尤其是石墨烯纤维增强尼龙的制备方法。该制备方法的步骤为：A、将高浓度有序氧化石墨烯通过针头注入凝固浴溶液，凝固一定时间后得氧化石墨烯纤维；B、将氧化石墨烯加入十二烷基三甲基溴化铵的乙醇溶液中，超声分散，离心分离絮凝物后加入多元胺溶于溶剂中充分混合，得到氨基化的石墨烯纤维；C、将己二胺与己二酸溶解在水溶液中。该发明通过将零散的石墨烯纤维连接起来，增强相纤维和基体之间的界面传递应力作用。当收到外加载荷时，在复合材料的薄弱处产生裂纹，并通过界面的作用，将基体所承受的应力传递给纤维，由于石墨烯纤维具有取向性的轴向传递，从而迅速扩散，阻止了裂纹的持续增长。

Description

石墨烯纤维增强尼龙的制备方法
技术领域
本发明涉及尼龙制备方法领域，尤其是石墨烯纤维增强尼龙的制备方法。
背景技术
尼龙66因具有优良的力学性能、耐磨性能、耐腐蚀性能等从而在汽车、电子电器、机械设备、航空航天等行业中得到广泛应用。然而现有尼龙66吸水率大，模量低、尺寸稳定性差，特别是冲击强度低等限制了尼龙66的普适性。在聚合物加工过程中，剪切场或拉伸场的存在会对聚合物的分子链取向和结晶产生重要影响，从而影响材料的宏观力学性能。目前的尼龙66虽然通过机械共混的方式添加增强剂提高尼龙的强度，但是由于纳米级别的增强剂在加入聚合物中后，由于取向的不确定导致结晶的不确定，从而导致得到的复合材料产品的增强效果不佳。
发明内容
为了克服现有的尼龙性能较差的不足，本发明提供了石墨烯纤维增强尼龙的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石墨烯纤维增强尼龙的制备方法，该制备方法的步骤为：
A、将高浓度有序氧化石墨烯通过针头注入凝固浴溶液，凝固一定时间后得氧化石墨烯纤维；
B、将氧化石墨烯加入十二烷基三甲基溴化铵的乙醇溶液中，超声分散，离心分离絮凝物后加入多元胺溶于溶剂中充分混合，得到氨基化的石墨烯纤维；
C、将己二胺与己二酸溶解在水溶液中，反应得到的盐溶液置于高压反应釜中，控制反应温度230-250℃，反应压力1.5~3.5Mpa，即可得到尼龙预聚体；
将氨基化的石墨烯纤维、与尼龙预聚体共混后进行缩聚。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述尼龙的各组分重量配比为：氧化石墨烯纤维5份、十二烷基三甲基溴化铵0.5-5份、多元胺16.8-44份。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括步骤A中，所述凝固浴溶液为盐溶液，乙醇，乙酸，乙酸乙酯，碳酸，盐酸，甲醇，DMF中的一种或多种混合液。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括步骤B中，所述溶剂为乙醇、四氢呋喃、丙酮、甲酰胺、N，N二甲基甲酰胺的其中一种。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述多元胺为二元胺。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述高浓度有序氧化石墨烯的浓度为15-25g/L。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括步骤A中，所述凝固时间为1小时。
本发明的有益效果是，该发明通过将零散的石墨烯纤维连接起来，增强相纤维和基体之间的界面传递应力作用。当收到外加载荷时，在复合材料的薄弱处产生裂纹，并通过界面的作用，将基体所承受的应力传递给纤维，由于石墨烯纤维具有取向性的轴向传递，从而迅速扩散，阻止了裂纹的持续增长。
具体实施方式
一种石墨烯纤维增强尼龙的制备方法，该制备方法的步骤为：
A、将高浓度有序氧化石墨烯通过针头注入凝固浴溶液，凝固一定时间后得氧化石墨烯纤维；
B、将氧化石墨烯加入十二烷基三甲基溴化铵的乙醇溶液中，超声分散，离心分离絮凝物后加入多元胺溶于溶剂中充分混合，得到氨基化的石墨烯纤维；
C、将己二胺与己二酸溶解在水溶液中，反应得到的盐溶液置于高压反应釜中，控制反应温度230-250℃，反应压力1.5~3.5Mpa，即可得到尼龙预聚体；将氨基化的石墨烯纤维、与尼龙预聚体共混后进行缩聚。
尼龙的各组分重量配比为：氧化石墨烯纤维5份、十二烷基三甲基溴化铵0.5-5份、多元胺16.8-44份。步骤A中，所述凝固浴溶液为盐溶液，乙醇，乙酸，乙酸乙酯，碳酸，盐酸，甲醇，DMF中的一种或多种混合液。步骤B中，所述溶剂为乙醇、四氢呋喃、丙酮、甲酰胺、N，N二甲基甲酰胺的其中一种。多元胺为二元胺。高浓度有序氧化石墨烯的浓度为15-25g/L。步骤A中，所述凝固时间为1小时。
实施例1：
A、使用Hummers改进法制备氧化石墨烯水溶液，进行膜浓缩后，得到浓度为15g/L的氧化石墨烯分散液；再将所述高浓度有序氧化石墨烯通过针头注入乙酸的乙醇溶液，且乙酸含量不超过50%，凝固1h后得氧化石墨烯纤维。
B、将5g氧化石墨烯纤维加入5g十二烷基三甲基溴化铵的乙醇溶液中；离心分离絮凝物，随后用乙醇反复洗涤产物，直至产物不再浑浊；量取10g己二胺，溶于乙醇中，反应3小时，随后产物用乙醇洗涤数次，得到氨基化的石墨烯纤维；
C、将10g己二胺与14.3g己二酸溶解在水溶液中，反应得到的盐溶液置于高压反应釜中，控制反应温度240℃，反应压力2.5Mpa；反应1.5小时后泄压排出水蒸气，得到尼龙预聚体。将10g氨基化的石墨烯纤维与200g尼龙预聚体混合，控制反应釜的温度255℃，压力为常压或负压，反应2小时后即制备得到尼龙复合材料。
经测试，实施例1制备的尼龙的拉伸强度为268Mpa，弯曲强度为349Mpa，弯曲模量为17501MPa。
实施例2：
A、使用Hummers改进法制备氧化石墨烯水溶液，进行膜浓缩后，得到浓度为18g/L的氧化石墨烯分散液；再将所述高浓度有序氧化石墨烯通过针头注入乙酸的乙醇溶液，且乙酸含量不超过50%，凝固1h后得氧化石墨烯纤维。
B、将5g氧化石墨烯纤维加入0.5g十二烷基三甲基溴化铵的乙醇溶液中；离心分离絮凝物，随后用乙醇反复洗涤产物，直至产物不再浑浊；量取1.8g己二胺，溶于乙醇中，反应3小时，随后产物用乙醇洗涤数次，得到氨基化的石墨烯纤维；
C、将15g己二胺与21.45g己二酸溶解在水溶液中，反应得到的盐溶液置于高压反应釜中，控制反应温度240℃，反应压力3Mpa；反应1.5小时后泄压排出水蒸气，得到尼龙预聚体。将15g氨基化的石墨烯纤维与250g尼龙预聚体混合，控制反应釜的温度255℃，压力为常压或负压，反应2小时后即制备得到尼龙复合材料。
经测试，实施例2制备的尼龙的拉伸强度为231Mpa，弯曲强度为368Mpa，弯曲模量为16342MPa。
实施例3：
A、使用Hummers改进法制备氧化石墨烯水溶液，进行膜浓缩后，得到浓度为20g/L的氧化石墨烯分散液；再将所述高浓度有序氧化石墨烯通过针头注入乙酸的乙醇溶液，且乙酸含量不超过50%，凝固1h后得氧化石墨烯纤维。
B、将5g氧化石墨烯纤维加入0.5g十二烷基三甲基溴化铵的乙醇溶液中；离心分离絮凝物，随后用乙醇反复洗涤产物，直至产物不再浑浊；量取2.5g己二胺，溶于乙醇中，反应3小时，随后产物用乙醇洗涤数次，得到氨基化的石墨烯纤维；
C、将23g己二胺与28.6g己二酸溶解在水溶液中，反应得到的盐溶液置于高压反应釜中，控制反应温度230℃，反应压力1.8Mpa；反应1.5小时后泄压排出水蒸气，得到尼龙预聚体。将20g氨基化的石墨烯纤维与300g尼龙预聚体混合，控制反应釜的温度250℃，压力为常压或负压，反应2小时后即制备得到尼龙复合材料。
经测试，实施例3制备的尼龙的拉伸强度为277Mpa，弯曲强度为344Mpa，弯曲模量为14707MPa。
实施例4：
A、使用Hummers改进法制备氧化石墨烯水溶液，进行膜浓缩后，得到浓度为23g/L的氧化石墨烯分散液；再将所述高浓度有序氧化石墨烯通过针头注入乙酸的乙醇溶液，且乙酸含量不超过50%，凝固1h后得氧化石墨烯纤维。
B、将5g氧化石墨烯纤维加入0.5g十二烷基三甲基溴化铵的乙醇溶液中；离心分离絮凝物，随后用乙醇反复洗涤产物，直至产物不再浑浊；量取4.3g己二胺，溶于乙醇中，反应3小时，随后产物用乙醇洗涤数次，得到氨基化的石墨烯纤维；
C、将28g己二胺与35.75g己二酸溶解在水溶液中，反应得到的盐溶液置于高压反应釜中，控制反应温度230℃，反应压力2Mpa；反应1.5小时后泄压排出水蒸气，得到尼龙预聚体。将25g氨基化的石墨烯纤维与350g尼龙预聚体混合，控制反应釜的温度250℃，压力为常压或负压，反应2小时后即制备得到尼龙复合材料。
经测试，实施例4制备的尼龙的拉伸强度为249Mpa，弯曲强度为375Mpa，弯曲模量为18503MPa。
实施例5：
A、使用Hummers改进法制备氧化石墨烯水溶液，进行膜浓缩后，得到浓度为25g/L的氧化石墨烯分散液；再将所述高浓度有序氧化石墨烯通过针头注入乙酸的乙醇溶液，且乙酸含量不超过50%，凝固1h后得氧化石墨烯纤维。
B、将5g氧化石墨烯纤维加入0.5g十二烷基三甲基溴化铵的乙醇溶液中；离心分离絮凝物，随后用乙醇反复洗涤产物，直至产物不再浑浊；量取5g己二胺，溶于乙醇中，反应3小时，随后产物用乙醇洗涤数次，得到氨基化的石墨烯纤维；
C、将34g己二胺与42.9g己二酸溶解在水溶液中，反应得到的盐溶液置于高压反应釜中，控制反应温度230℃，反应压力2.2Mpa；反应1.5小时后泄压排出水蒸气，得到尼龙预聚体。将30g氨基化的石墨烯纤维与400g尼龙预聚体混合，控制反应釜的温度250℃，压力为常压或负压，反应2小时后即制备得到尼龙复合材料。
经测试，实施例5制备的尼龙的拉伸强度为226Mpa，弯曲强度为410Mpa，弯曲模量为15301MPa。

Claims (7)

1.一种石墨烯纤维增强尼龙的制备方法，其特征是，该制备方法的步骤为：
A、将高浓度有序氧化石墨烯通过针头注入凝固浴溶液，凝固一定时间后得氧化石墨烯纤维；
B、将氧化石墨烯加入十二烷基三甲基溴化铵的乙醇溶液中，超声分散，离心分离絮凝物后加入多元胺溶于溶剂中充分混合，得到氨基化的石墨烯纤维；
C、将己二胺与己二酸溶解在水溶液中，反应得到的盐溶液置于高压反应釜中，控制反应温度230-250℃，反应压力1.5~3.5Mpa，即可得到尼龙预聚体；
将氨基化的石墨烯纤维、与尼龙预聚体共混后进行缩聚。
2.根据权利要求1所述的石墨烯纤维增强尼龙的制备方法，其特征是，所述尼龙的各组分重量配比为：氧化石墨烯纤维5份、十二烷基三甲基溴化铵0.5-5份、多元胺16.8-44份。
3.根据权利要求1所述的石墨烯纤维增强尼龙的制备方法，其特征是，步骤A中，所述凝固浴溶液为盐溶液，乙醇，乙酸，乙酸乙酯，碳酸，盐酸，甲醇，DMF中的一种或多种混合液。
4.根据权利要求1所述的石墨烯纤维增强尼龙的制备方法，其特征是，步骤B中，所述溶剂为乙醇、四氢呋喃、丙酮、甲酰胺、N，N二甲基甲酰胺的其中一种。
5.根据权利要求1所述的石墨烯纤维增强尼龙的制备方法，其特征是，所述多元胺为二元胺。
6.根据权利要求1所述的石墨烯纤维增强尼龙的制备方法，其特征是，所述高浓度有序氧化石墨烯的浓度为15-25g/L。
7.根据权利要求1所述的石墨烯纤维增强尼龙的制备方法，其特征是，步骤A中，所述凝固时间为1小时。
CN202110088272.1A 2021-01-22 2021-01-22 石墨烯纤维增强尼龙的制备方法 Pending CN112724429A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110088272.1A CN112724429A (zh) 2021-01-22 2021-01-22 石墨烯纤维增强尼龙的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110088272.1A CN112724429A (zh) 2021-01-22 2021-01-22 石墨烯纤维增强尼龙的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112724429A true CN112724429A (zh) 2021-04-30

Family

ID=75593794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110088272.1A Pending CN112724429A (zh) 2021-01-22 2021-01-22 石墨烯纤维增强尼龙的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112724429A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115637043A (zh) * 2022-10-28 2023-01-24 江苏宏盛尼龙有限公司 一种高强度超耐磨mc尼龙复合材料及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103215689A (zh) * 2013-05-09 2013-07-24 苏州大学 一种石墨烯改性尼龙6纤维的制备方法
CN108977162A (zh) * 2018-04-13 2018-12-11 太仓运通新材料科技有限公司 Pa无溶剂热熔胶及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103215689A (zh) * 2013-05-09 2013-07-24 苏州大学 一种石墨烯改性尼龙6纤维的制备方法
CN108977162A (zh) * 2018-04-13 2018-12-11 太仓运通新材料科技有限公司 Pa无溶剂热熔胶及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115637043A (zh) * 2022-10-28 2023-01-24 江苏宏盛尼龙有限公司 一种高强度超耐磨mc尼龙复合材料及其制备方法
CN115637043B (zh) * 2022-10-28 2023-10-27 江苏宏盛尼龙有限公司 一种高强度超耐磨mc尼龙复合材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR870000360B1 (ko) 고강력 폴리아크릴로니트릴계 섬유 및 그 제조법
CN101787582B (zh) 一种高强高模杂环芳纶的制备方法
KR101587791B1 (ko) 5(6)-아미노-2-(ｐ-아미노페닐)벤즈이미다졸(ＤＡＰＢＩ) 함유 폴리아라미드의 대규모 중합 방법
KR20140032447A (ko) 리그닌-함유 전구체 섬유 및 또한 탄소 섬유 제조를 위한 방법
US8377355B2 (en) Method of manufacturing aramid filament
JP6527047B2 (ja) 発泡成形体
CN112724429A (zh) 石墨烯纤维增强尼龙的制备方法
JP5169939B2 (ja) 炭素繊維前駆体繊維と炭素繊維の製造方法
JPH0627369B2 (ja) 芳香族ポリアミド繊維
CN108424563A (zh) 含凯夫拉纳米纤维的高性能橡胶复合材料及其制备方法
CN102926022A (zh) 一种芳香族共聚酰胺纤维的制备方法
JP6803912B2 (ja) 反応性プレポリマー前駆体組成物から繊維強化ポリアミドマトリックス複合材料を製造する方法
JPH06280115A (ja) 芳香族コポリアミド繊維の機械的特性をアルカリ媒体中での貯蔵時に保持又は増大させる方法及び該繊維を含む造形品
CN103102547B (zh) 一种含细菌纤维素晶须的xnbr硫化胶及其制备方法
CN110093679B (zh) 一种石墨烯改性尼龙66/尼龙6纤维及其制备和应用
CN103060940A (zh) 一种中等模量聚乙烯醇纤维的制备方法
CN102702513B (zh) 一种自流动对位芳纶及其制备方法
CN103965467A (zh) 一种韧性尼龙及其制备方法
CN114351276A (zh) 一种高强度对位芳纶纤维及其制备方法
CN102912475A (zh) 一种用多组分凝固浴液生产高强度壳聚糖纤维的制备方法
JP5504678B2 (ja) ポリアクリロニトリル系重合体溶液と炭素繊維前駆体繊維と炭素繊維の製造方法
KR20080062507A (ko) 내피로도가 우수한 파라-아라미드 섬유
CN106433113A (zh) 半芳香尼龙复合材料及其制备方法
CN112876675A (zh) 复合填料增强尼龙的制备方法
CN118185001B (zh) 一种改性对位芳纶原液、改性对位芳纶长丝及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210430

RJ01 Rejection of invention patent application after publication