添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種高分子復合材料的制備技術,特別設及一種尼龍6復合材料的制 備方法。
【背景技術】
[0002] 尼龍6又名聚酷胺6,是一種工程塑料,可用于制作塑料齒輪、風扇葉片、汽車零部 件等。尼龍6具有初性好、耐磨等一系列優點,但也存在著吸濕性大、制品尺寸穩定性差、耐 強酸強堿性差等缺點。采用尼龍6制成的塑料風扇葉片等零部件,在其運轉使用過程中,有 時候容易產生靜電而對機器設備不利,為了克服運一缺點,可將具有導電性的炭黑、碳纖維 添加到尼龍6中制成尼龍6/炭黑/碳纖維復合材料。但無機的炭黑和碳纖維與有機的尼龍6 共混復合改性時,存在復合材料內部的界面結合性不高的問題,從而影響尼龍6/炭黑/碳纖 維復合材料的力學性能,添加硅烷類偶聯劑可在一定程度上改善復合材料內部的界面結合 性能。將酸處理后的炭黑與已二胺等發生反應,同時對碳纖維進行酸處理,再將改性炭黑、 酸處理碳纖維、尼龍6在擠出機中烙融共混,W增強無機的炭黑和碳纖維與有機的尼龍6的 界面結合從而改善尼龍6的性能,運樣的研究目前尚未見諸報道。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種在尼龍6中添加改性炭黑和碳纖維的復合材料制備方 法,利用該方法制備出的尼龍6復合材料具有良好的力學性能。
[0004] 為達到W上目的,本發明是采取如下技術方案予W實現的: 一種添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復合材料的制備方法,其特征在于,包括W下步 驟: 第一步,改性炭黑的制備: (1) 按質量比,炭黑:濃硫酸:濃硝酸=1:(1~2) :(0.5~1),將上述組分稱量混合,室溫 下攬拌后過濾,用過量水洗涂濾出物,然后將濾出物干燥,得到酸處理炭黑; (2) 按質量比,酸處理炭黑:已二胺:1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽:1- 徑基苯并Ξ挫=100: (8~12) : (4~6) : (1~3),將上述組分稱量混合,室溫下在球磨機中球 磨,得到改性炭黑; 第二步,按質量比,碳纖維:濃硫酸:濃硝酸=1:(1~2) :(0.5~1),將上述組分稱量混 合,室溫下攬拌后過濾,用過量水洗涂濾出物,然后將濾出物干燥,得到酸處理碳纖維; 第Ξ步,按質量比,尼龍6:改性炭黑:酸處理碳纖維=100: (15~20) : (1~2),將上述組 分稱量混合,得到混合料; 第四步,將混合料加入雙螺桿擠出機中,在不高于250°C條件下烙融共混擠出,得到添 加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復合材料。
[000引上述步驟中,第一步(1)中攬拌時間為24~36小時,第一步(2)中球磨時間為24~ 36小時,第二步中攬拌時間為24~36小時,第四步中擠出溫度分四段設置,從進料口到出料 口 依次為220 °C-230 °C-240 °C-245 °C。
[0006] 本發明與現有技術相比具有W下優點: 本發明制備改性炭黑時,在少量1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽和1-徑 基苯并=挫的促進作用下,將酸處理后的炭黑與已二胺發生反應,在炭黑表面接枝氨基從 而對炭黑表面進行有機化改性,使得改性炭黑、酸處理碳纖維、尼龍6在擠出機中進行烙融 共混時,改性炭黑表面接枝的氨基、酸處理碳纖維表面的簇基、尼龍6分子鏈上的氨基之間 發生一定的結合作用,W增強無機的炭黑和碳纖維與有機的尼龍6的界面結合,從而使制得 的添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復合材料具有良好的力學性能。
[0007] 本發明制得的添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復合材料,可用于加工制成具有抗 靜電性能和力學性能良好塑料風扇葉片等零部件,可拓展尼龍6的應用范圍。
【具體實施方式】
[0008] 下面通過具體實施例,對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0009] -種添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復合材料的制備方法,包括W下步驟: 第一步,按表1的質量比配方,順序制備酸處理炭黑①、改性炭黑②,其中,①在室溫下 攬拌后過濾,用過量水洗涂濾出物,然后將濾出物干燥,②在室溫下在球磨機中球磨; 第二步,按表1的質量比配方,制備酸處理碳纖維③,其中,③在室溫下攬拌后過濾,用 過量水洗涂濾出物,然后將濾出物干燥; 第Ξ步,按表1的質量比配方稱量混合,得到混合料④; 第四步,將混合料④加入雙螺桿擠出機中,在分段溫度條件下烙融共混擠出(從進料口 到出料口分四段,溫度依次設置為220°C- 230°C- 240°C- 245°C),得到添加改性炭黑和碳 纖維的尼龍6復合材料。
[0010] 性能評價方式及實行標準: 將按表1的質量比組成配方制備的材料制成試樣,分別按ASTM D790標準測試彎曲強 度、按ASTM D638標準測試拉伸強度、按ASTM D256標準測試沖擊強度。
[0011] 上述測試的結果見表2。
[001引表1實施例1~5及對比例1的質量比組成配方
[001引從表2的力學性能數據可W看到:在尼龍6、炭黑、碳纖維的配比相同的情況下,與 采用普通偶聯劑(3-氨基丙基Ξ乙氧基硅烷,目化冊50)處理的尼龍6/炭黑/碳纖維復合材料 (對比例1)相比,將改性后的炭黑和酸處理后的碳纖維添加到尼龍6中制成的復合材料(實 施例1)的彎曲強度、沖擊強度、拉伸強度均更好;實施例2~5均具有良好的力學性能。運說 明:對炭黑進行酸處理后再用已二胺等對其進行改性處理、同時對碳纖維進行酸處理的方 法,有利于提高尼龍6/炭黑/碳纖維復合材料的力學性能,使制得的添加改性炭黑和碳纖維 的尼龍6復合材料的力學性能良好。
[0014]表2實施例1~5及對比例1的性能現聯結果
【主權項】
1. 一種添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復合材料的制備方法,其特征在于,包括以下步 驟: 第一步,改性炭黑的制備: (1) 按質量比,炭黑:濃硫酸:濃硝酸=1: (1~2) : (0.5~1),將上述組分稱量混合,室溫 下攪拌后過濾,用過量水洗滌濾出物,然后將濾出物干燥,得到酸處理炭黑; (2) 按質量比,酸處理炭黑:已二胺:1_乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽:1-羥基苯并三唑=100: (8~12) : (4~6) : (1~3),將上述組分稱量混合,室溫下在球磨機中球 磨,得到改性炭黑; 第二步,按質量比,碳纖維:濃硫酸:濃硝酸=1: (1~2) : (0.5~1 ),將上述組分稱量混 合,室溫下攪拌后過濾,用過量水洗滌濾出物,然后將濾出物干燥,得到酸處理碳纖維; 第三步,按質量比,尼龍6:改性炭黑:酸處理碳纖維=100: (15~20) : (1~2),將上述組 分稱量混合,得到混合料; 第四步,將混合料加入雙螺桿擠出機中,在不高于250Γ條件下熔融共混擠出,得到添 加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復合材料。2. 如權利要求1所述的添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復合材料的制備方法,其特征在 于,第一步(1)中攪拌時間為24~36小時。3. 如權利要求1所述的添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復合材料的制備方法,其特征在 于,第一步(2)中球磨時間為24~36小時。4. 如權利要求1所述的添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復合材料的制備方法,其特征在 于,第二步中攪拌時間為24~36小時。5. 如權利要求1所述的添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復合材料的制備方法,其特征在 于,第四步中擠出溫度分四段設置,從進料口到出料口依次為220°C-230°C-240°C-245°C。
【專利摘要】本發明公開了一種添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復合材料的制備方法,將炭黑進行酸處理后與已二胺等發生反應制得改性炭黑,并碳纖維進行酸處理,將尼龍6、改性炭黑、酸處理碳纖維按一定質量比稱量后在擠出機中熔融共混擠出,得到添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復合材料。本發明制備的添加改性炭黑和碳纖維的尼龍6復合材料具有良好的力學性能,可用于加工制成可抗靜電、力學性能良好的塑料風扇葉片等零部件,可拓展尼龍6的應用范圍。
【IPC分類】C08K7/06, C08K3/04, C08L77/02, C08K9/02, C08K9/04
【公開號】CN105585839
【申請號】CN201610163784
【發明人】楊曉明
【申請人】陜西理工學院
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年3月22日