一種碳納米管改性尼龍管材的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及尼龍管材技術領域，尤其涉及一種碳納米管改性尼龍管材。
【背景技術】
[0002]尼龍是分子主鏈上含有重復酰胺基團的熱塑性樹脂總稱，其命名由合成單體具體的碳原子數而定，其具有優越的機械強度、剛度、韌度、機械減震性和耐磨性，目前已逐漸代替金屬和熱固性材料廣泛應用于汽車零部件中。隨著汽車微型化的發展，汽車的某些零部件越來越小，配件也越來越密集，從而限制了空氣的流通，這樣就造成汽車產生的熱量很難及時排出，勢必會造成某些零部件的溫度升高，這就對所用尼龍材料的耐熱性能提出了更高的要求。目前，單純的尼龍材料已不能完全滿足社會的需要，往往需要添加改性劑對其進行改性，其中，無機材料是尼龍常用的改性劑，但是無機材料與尼龍之間的界面結合力較低，將無機材料添加到尼龍中后，往往會降低所得復合材料的抗沖擊性，同時尼龍作為有機材料，同樣存在阻燃性不是很好的缺陷，從而限制了尼龍管材的應用。
【發明內容】
[0003]基于【背景技術】存在的技術問題，本發明提出了一種碳納米管改性尼龍管材，其強度高，耐熱性和阻燃性好，抗沖擊性能優異，用其制成的尼龍管使用壽命長。
[0004]本發明提出的一種碳納米管改性尼龍管材，其原料按重量份包括以下組分:尼龍6100份、聚苯醚20-35份、聚丙烯10-35份、馬來酸酐接枝聚丙烯35-50份、馬來酸酐接枝聚苯醚5-15份、改性碳納米管15-30份、鈦酸鉀晶須10-18份、碳化硅晶須1 _5份、改性絹云母3_10份、埃洛石2-10份、氮化鋁3-10份、氮化硼2-8份、堿式碳酸鋅納米纖維2-10份、納米碳纖維3-10份、蒙脫土 2-10份、硼酸酯偶聯劑3-8份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨2-5份、聚二甲基二烯丙基氯化銨1-3.5份、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)3-12份、聚氨丙基苯基倍半硅氧烷1-8份、氯化螺環磷酸酯5-12份、潤滑劑1-2.5份、抗氧劑1-3份。
[0005]優選地，其原料中，尼龍6、聚苯醚、聚丙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚苯醚的重量比為 100: 26-33: 19-30: 40-47: 8-14。
[0006]優選地，其原料按重量份包括以下組分:尼龍6100份、聚苯醚30-32份、聚丙烯22-26份、馬來酸酐接枝聚丙烯42-45份、馬來酸酐接枝聚苯醚12-13份、改性碳納米管21-26份、鈦酸鉀晶須12-16份、碳化硅晶須3.2-4份、改性絹云母5.8_7份、埃洛石5.6-6.5份、氮化鋁5.8-6.5份、氮化硼4-6份、堿式碳酸鋅納米纖維8-8.6份、納米碳纖維5-6份、蒙脫土 7-8份、硼酸酯偶聯劑6-6.5份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨3.2-4份、聚二甲基二烯丙基氯化銨1.8-2.7份、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)8-11份、聚氨丙基苯基倍半硅氧烷5.3-6份、氯化螺環磷酸酯8-10份、潤滑劑1.6-2.1份、抗氧劑1.9-2.6份。
[0007]優選地，其原料按重量份包括以下組分:尼龍6100份、聚苯醚31份、聚丙烯25份、馬來酸酐接枝聚丙烯43份、馬來酸酐接枝聚苯醚12.6份、改性碳納米管23份、鈦酸鉀晶須15份、碳化硅晶須3.8份、改性絹云母6.2份、埃洛石6.3份、氮化鋁6份、氮化硼5.2份、堿式碳酸鋅納米纖維8.2份、納米碳纖維5.5份、蒙脫土7.3份、硼酸酯偶聯劑6.2份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨3.6份、聚二甲基二烯丙基氯化銨2份、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)10份、聚氨丙基苯基倍半硅氧烷5.5份、氯化螺環磷酸酯8.6份、潤滑劑2份、抗氧劑2.5份。
[0008]優選地，所述改性碳納米管按照以下工藝進行制備:按重量份將1-2份碳納米管、1-2份對氨基苯甲酸和120-150份多聚磷酸混合均勻，超聲20-35min，通入氮氣后升溫至100-120°C，攪拌l_2h，然后加入10-20份五氧化二磷，攪拌反應10-25h，反應結束后經過濾、洗滌、索氏提取、干燥得到酸化碳納米管；按重量份將5-15份酸化碳納米管加入100份二甲苯中，混合均勻后通入氮氣，然后加入2-5份異佛爾酮二異氰酸酯，超聲20-35min，加入0.01-0.05份辛酸亞錫，回流反應5-10h，然后加入20-35份質量分數為40-45%的已內酰胺二甲苯溶液，回流反應1-2.5h，反應結束后經離心、洗滌、干燥得到所述改性碳納米管。
[0009]優選地，所述改性碳納米管按照以下工藝進行制備:按重量份將1.3份碳納米管、1.6份對氨基苯甲酸和140份多聚磷酸混合均勻，超聲30min，通入氮氣后升溫至110°C，攪拌1.6h，然后加入18份五氧化二磷，攪拌反應21h，反應結束后經過濾、洗滌、索氏提取、干燥得到酸化碳納米管；按重量份將12份酸化碳納米管加入100份二甲苯中，混合均勻后通入氮氣，然后加入3.2份異佛爾酮二異氰酸酯，超聲30min，加入0.03份辛酸亞錫，回流反應8h，然后加入30份質量分數為42 %的已內酰胺二甲苯溶液，回流反應2.lh，反應結束后經離心、洗滌、干燥得到所述改性碳納米管;改性碳納米管的制備過程中，選擇了多聚磷酸和五氧化二磷弱酸體系對碳納米管進行酸化，并添加了對氨基苯甲酸，從而在碳納米管的表面接枝了氨基基團，提高了其在體系中的分散性，且得到的酸化碳納米管結構保持完整，管壁光滑，之后加入異佛爾酮二異氰酸酯后，通過控制反應的條件，使酸化碳納米管與異佛爾酮二異氰酸酯發生了反應，在碳納米管的表面引入了異佛爾酮二異氰酸酯，加入已內酰胺后，己內酰胺與碳納米管表面的異氰酸根和氨基發生了反應，從而將異佛爾酮二異氰酸酯、已內酰胺、對氨基苯甲酸引入到了碳納米管中，加入體系中后，因含有已內酰胺，與體系的相容性好，再加上其中的氨基可以與尼龍形成化學鍵，能形成良好的界面作用，從而使改性碳納米管在體系中分散均勻，且被包覆在體系中，阻礙了管材的早期分解，提高了管材的熱穩定性，同時改善了管材的耐水性和機械強度。
[0010]優選地，所述潤滑劑為庚二酸鈣、硅酮、石蠟、聚乙烯蠟、庚二酸鋅、硬脂酸鈣中的一種或者多種的混合物。
[00?1 ]優選地，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑10 76、抗氧劑1098、抗氧劑42 5、抗氧劑2246、抗氧劑264中的一種或者多種的混合物。
[0012]本發明所述碳納米管改性尼龍管材可以按照常規的尼龍復合材料制備工藝制備
ΟΤΙ D
[0013]本發明碳納米管改性尼龍管材中，以尼龍為主料，賦予管材優異的強度、剛性和耐磨性;加入了適量的聚苯醚和聚丙烯對其進行改性，并配合添加了馬來酸酐接枝聚丙烯和馬來酸酐接枝聚苯醚進行增容，其中馬來酸酐接枝聚丙烯可以與尼龍6中的端氨基發生反應，生成接枝聚合物，從而起到增容的作用，與馬來酸酐接枝聚苯醚配合后，改善了聚苯醚、聚丙烯與尼龍6的界面結合能力，相容性好，其中，聚苯醚分子鏈中含有大量的苯環結構，分子鏈剛性強，機械強度高，具有較高的硬度和韌性，耐蠕變性優良，尺寸穩定性好，在體系中與聚丙烯配合后，在體系中形成了大量的突起，在管材受到沖擊時能承受沖擊能量，改善了管材的沖擊性能，同時提高了管材的拉伸強度，克服了尼龍材料耐熱性和易吸濕的缺陷；納米碳纖維具有質輕、拉伸強度高，耐腐蝕性好的特點，加入體系中，與改性碳納米管、鈦酸鉀晶須、碳化硅晶須、改性絹云母、埃洛石、氮化鋁、氮化硼、堿式碳酸鋅納米纖維和蒙脫土配合加入體系中，在硼酸酯偶聯劑、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和聚二甲基二烯丙基氯化銨的輔助下，分散性好，提高了管材的紫外屏蔽性能，同時改善了管材的阻燃性能，且硼酸酯偶聯劑、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和聚二甲基二烯丙基氯化銨在體系中與有機大分子鏈產生了一定的纏繞作用，改善了管材的沖擊強度和彎曲應變能力;氯化螺環磷酸酯具有難燃、易自熄、不產生濃煙和熔滴等特性，且對環境無污染，加入體系中后雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)和聚氨丙基苯基倍半硅氧烷具有協同作用，大幅度降低了管材的熱釋放速率，克服了管材燃燒時熔融淌滴的現象，與體系中的改性碳納米管、碳化硅晶須、改性絹云母、埃洛石、氮化鋁、氮化硼、蒙脫土協同，在保持管材力學性能的同時，提高了管材的阻燃性和耐熱性，并起到了抑煙的效果，提高了管材的熱穩定性;埃洛石為納米管狀結構，加入體系中，體系中的尼龍分子鏈能夠通過其納米管內的通道，形成空間網狀結構，與改性碳納米管、鈦酸鉀晶須、碳化硅晶須、改性絹云母、埃洛石、氮化鋁、氮化硼、堿式碳酸鋅納米纖維、納米碳纖維、蒙脫土配合，具有異相成核的作用，加快了尼龍的結晶速率，提高了尼龍的成核率，增加了體系的密度，同時提高了體系的熱導率，改善了本發明的拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度、熱變形溫度、抗蠕變性和抗紫外線性。
【具體實施方式】
[0014]下面，通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0015]實施例1
[0016]本發明提出的一種碳納米管改性尼龍管材，其原料按重量份包括以下組分:尼龍6100份、聚苯醚20份、聚丙烯35份、馬來酸酐接枝聚丙烯35份、馬來酸酐接枝聚苯醚15份、改性碳納米管15份、鈦酸鉀晶須18份、碳化硅晶須1份、改性絹云母10份、埃洛石2份、氮化鋁10份、氮化硼2份、堿式碳酸鋅納米纖維2份、納米碳纖維10份、蒙脫土 2份、硼酸酯偶聯劑3份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨5份、聚二甲基二烯丙基氯化銨1份、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)12份、聚氨丙基苯基倍半硅氧烷1份、氯化螺環磷酸酯12份、潤滑劑1份、抗氧劑3份。
[0017]實施例2
[0018]本發明提出的一種碳納米管改性尼龍管材，其原料按重量份包括以下組分:尼龍6100份、聚苯醚35份、聚丙烯10份、馬來酸酐接枝聚丙烯50份、馬來酸酐接枝聚苯醚5份、改性碳納米管30份、鈦酸鉀晶須10份、碳化硅晶須5份、改性絹云母3份、埃洛石10份、氮化鋁3份、氮化硼8份、堿式碳酸鋅納米纖維10份、納米碳纖維3份、蒙脫土 10份、硼酸酯偶聯劑8份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨2份、聚二甲基二烯丙基氯化銨3.5份、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)3份、聚氨丙基苯基倍半硅氧烷8份、氯化螺環磷酸酯5份、庚二酸鈣2.5份、抗氧劑1076 1份。
[0019]實施例3
[0020]本發明提出的一種碳納米管改性尼龍管材，其原料按重量份包括以下組分: