一种抗静电尼龙6复合材料的制备方法及该复合材料技术

本发明专利技术涉及一种抗静电尼龙6复合材料的制备方法及该复合材料，其原料包括己内酰胺、连续纤维织物、引发剂和催化剂，通过采用己内酰胺阴离子聚合反应，利用液体成型方法将反应液抽注到已经铺设好连续纤维织物并预热的模具中聚合得到连续纤维织物增强阴离子聚酰胺6复合材料，本发明专利技术制备的抗静电尼龙6复合材料具有优异的导电性能，同时具有优异的抗静电性能和力学性能，在航天航空、汽车工业、电子电器等领域具有重要的推广应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种抗静电尼龙6复合材料的制备方法及该复合材料，属于功能复合材料领域。
技术介绍
尼龙6是一种用途广泛的通用工程塑料，具有优异的力学性能、热性能、耐磨性能和自润滑性能，已在航天航空、机械制造、汽车工业、电气工业等领域得到了广泛应用。尤其是采用阴离子聚合的单体浇铸尼龙，其分子量、结晶度、密度均比普通尼龙6高，因而机械强度、刚度和耐磨性更优异，在许多领域正逐步替代铜、铝、钢铁等金属材料。但是由于尼龙6的表面电阻一般在1014～1015Ω，导电性能较差。当与其它物质或材料表面接触或摩擦以后容易积累大量静电荷，严重时会造成重大事故和损失，极大限制了在很多重要领域的推广应用。因此，很有必要对单体浇铸尼龙6进行抗静电改性，赋予其较低的电阻值，消除静电危害。通常采用加入大量导电填料的方式改善尼龙6的抗静电性能，但大量导电填料的加入同时会导致复合材料力学性能的降低，影响尼龙6复合材料使用性能。中国专利CN101565542A公开了一种导电MC尼龙材料及其生产方法，由于导电填料仅仅是简单混合在基体中，分散效果不佳，使得复合材料导电性能提升有限。中国专利CN102260406A报道了尼龙6纳米导电复合材料及其制备方法，对石墨、碳纤维和碳纳米管等导电填料通过硅烷偶联剂进行表面改性，得到尼龙6复合材料的导电性能较好，但是表面处理周期较长，同时复合材料力学性能未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种抗静电尼龙6复合材料的制备方法，该方法制备的抗静电尼龙6复合材料同时具有优异的抗静电性能和力学性能，在航天航空、汽车工业、电子电器等领域具有重要的推广应用前景。本专利技术的另外一个目的在于提供一种抗静电尼龙6复合材料。本专利技术的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：一种抗静电尼龙6复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)、将导电填料置于120～200℃真空烘箱中加热干燥4～8小时；(2)、将己内酰胺单体在反应容器中加热至110～130℃使物料融化，真空脱水0.5～1小时后加入引发剂，继续真空脱水0.5～1小时；解除真空，加入导电填料，升高反应液温度至130～150℃，高速搅拌分散乳化0.5～1小时后继续真空脱水0.5～1小时；(3)、解除真空后加入催化剂分散1～8分钟，将反应液抽注到已预热至150～180℃的模具中，保温0.5～1小时后脱模，得到抗静电尼龙6复合材料。在上述抗静电尼龙6复合材料的制备方法中，步骤(2)中真空脱水时的真空度小于或等于10-2Pa。在上述抗静电尼龙6复合材料的制备方法中，步骤(2)中高速搅拌分散乳化采用高速均质机，转速为500～4000rpm。在上述抗静电尼龙6复合材料的制备方法中，步骤(3)中采用真空辅助树脂模塑方法将反应液抽注到模具中，抽注反应液时的真空度为0.01～0.08MPa。在上述抗静电尼龙6复合材料的制备方法中，导电填料为炭黑、天然石墨、膨胀石墨或鳞片石墨中的一种或组合，加入导电填料的质量与己内酰胺的质量比为：1～20：100。在上述抗静电尼龙6复合材料的制备方法中，引发剂为甲醇钠、氢氧化钠或己内酰胺钠中的一种或组合，加入引发剂的质量与己内酰胺的质量比为：0.1～1：100。在上述抗静电尼龙6复合材料的制备方法中，催化剂为甲苯2,4二异氰酸酯、甲苯2,6二异氰酸酯或四氢呋喃改性甲苯二异氰酸酯中的一种或组合，加入催化剂的质量与己内酰胺的质量比为：0.1～1：100。一种抗静电尼龙6复合材料，包含如下质量份数的组份：在上述抗静电尼龙6复合材料中，导电填料选自炭黑、天然石墨、膨胀石墨或鳞片石墨中的一种或组合；所述引发剂选自甲醇钠、氢氧化钠或己内酰胺钠中的一种或组合。在上述抗静电尼龙6复合材料中，催化剂选自甲苯2,4二异氰酸酯、甲苯2,6二异氰酸酯或四氢呋喃改性甲苯二异氰酸酯中的一种或组合。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)、本专利技术针对传统方法直接将导电填料混合到尼龙树脂中，从而制备尼龙复合材料，存在分散效果不佳，复合材料导电性能提升有限的缺陷，提出了一种新的复合材料制备方法，直接采用己内酰胺单体进行原位聚合反应，反应中加入导电填料、催化剂和引发剂，同时设计了最优的反应路线，并对工艺参数进行了优化设计，实现了导电填料粒子在反应液中的均匀分散，显著提高己内酰胺阴离子聚合反应程度，使得制备出的尼龙6复合材料导电性能优异，兼具优良抗静电性能和力学性能；(2)、本专利技术通过高速均质机分散和乳化导电填料，使导电填料粒子在树脂中的分散程度显著改善，从而大幅度提高尼龙6复合材料的抗静电性能；本专利技术采用真空辅助树脂传递模塑方法将反应液抽注到模具中成型，避免了反应液和空气中水汽接触，提高了聚合反应程度，改善了尼龙6复合材料的力学性能。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述：本专利技术抗静电尼龙6复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：(1)、将导电填料置于120～200℃真空烘箱中加热干燥4～8小时；(2)、将己内酰胺单体在反应容器中加热至110～130℃使物料融化，真空脱水0.5～1小时后加入引发剂，继续真空脱水0.5～1小时；解除真空，加入导电填料，升高反应液温度至130～150℃，高速搅拌分散乳化0.5～1小时后继续真空脱水0.5～1小时。其中真空脱水时的真空度小于或等于10-2Pa；高速搅拌分散乳化采用高速均质机，转速为500～4000rpm。(3)、解除真空后加入催化剂分散1～8分钟，采用真空辅助树脂模塑方法将反应液抽注到已预热至150～180℃的模具中，保温0.5～1小时后脱模，抽注反应液时的真空度为0.01～0.08MPa，经精加工后得到本专利技术的抗静电尼龙6复合材料。其中模具形状根据复合材料形状确定，可以为任意要求形状的模具，例如平板模具等。其中导电填料为炭黑、天然石墨、膨胀石墨或鳞片石墨中的一种或组合，加入导电填料的质量与己内酰胺的质量比为：1～20：100。引发剂为甲醇钠、氢氧化钠或己内酰胺钠中的一种或组合，加入引发剂的质量与己内酰胺的质量比为：0.1～1：100。催化剂为甲苯2,4二异氰酸酯、甲苯2,6二异氰酸酯或四氢呋喃改性甲苯二异氰酸酯中的一种或组合，加入催化剂的质量与己内酰胺的质量比为：0.1～1：100。本专利技术抗静电尼龙6复合材料，包含如下质量份数的组份：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗静电尼龙6复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、将导电填料置于120～200℃真空烘箱中加热干燥4～8小时；(2)、将己内酰胺单体在反应容器中加热至110～130℃使物料融化，真空脱水0.5～1小时后加入引发剂，继续真空脱水0.5～1小时；解除真空，加入导电填料，升高反应液温度至130～150℃，高速搅拌分散乳化0.5～1小时后继续真空脱水0.5～1小时；(3)、解除真空后加入催化剂分散1～8分钟，将反应液抽注到已预热至150～180℃的模具中，保温0.5～1小时后脱模，得到抗静电尼龙6复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种抗静电尼龙6复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步
骤：
(1)、将导电填料置于120～200℃真空烘箱中加热干燥4～8小时；
(2)、将己内酰胺单体在反应容器中加热至110～130℃使物料融化，真
空脱水0.5～1小时后加入引发剂，继续真空脱水0.5～1小时；解除真空，
加入导电填料，升高反应液温度至130～150℃，高速搅拌分散乳化0.5～1
小时后继续真空脱水0.5～1小时；
(3)、解除真空后加入催化剂分散1～8分钟，将反应液抽注到已预热
至150～180℃的模具中，保温0.5～1小时后脱模，得到抗静电尼龙6复合
材料。
2.根据权利要求1所述的一种抗静电尼龙6复合材料的制备方法，其
特征在于：所述步骤(2)中真空脱水时的真空度小于或等于10-2Pa。
3.根据权利要求1所述的一种抗静电尼龙6复合材料的制备方法，其
特征在于：所述步骤(2)中高速搅拌分散乳化采用高速均质机，转速为500～
4000rpm。
4.根据权利要求1所述的一种抗静电尼龙6复合材料的制备方法，其
特征在于：所述步骤(3)中采用真空辅助树脂模塑方法将反应液抽注到模
具中，抽注反应液时的真空度为0.01～0.08MPa。
5.根据权利要求1～4之一所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱世鹏，冯志海，左小彪，杨云华，孔磊，孙福瑞，潘月秀，
申请(专利权)人：航天材料及工艺研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11