一种尼龙复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种尼龙复合材料及其制备方法，所述尼龙复合材料制备原料包括尼龙6与氟碳材料，通过本发明专利技术制备方法制备得到的尼龙复合材料，既提升了体系的分散性，也提升了材料的机械性能，有效提高了尼龙复合材料的机械、耐摩擦、耐热、自清洁、电绝缘、拒水性等性能。

A nylon composite and its preparation method

The invention provides a nylon composite material and a preparation method thereof, wherein the nylon composite material preparation of raw materials including nylon 6 and nylon composite fluorocarbon material, the preparation method of the invention is prepared, both to enhance the dispersion of the system, but also enhance the mechanical properties of materials, to effectively improve the nylon composite material mechanical, friction resistance, heat resistance, self-cleaning, electrical insulation, water repellency properties etc..

【技术实现步骤摘要】
一种尼龙复合材料及其制备方法
本专利技术属于复合材料领域，涉及一种尼龙复合材料及其制备方法。
技术介绍
尼龙(Nylon)是聚酰胺纤维的一种说法，可制成长纤或短纤。锦纶是聚酰胺纤维的商品名称，又称耐纶，英文名称Polyamide(简称PA)，其基本组成物质是通过酰胺键[NHCO]连接起来的脂肪族聚酰胺。常用的尼龙可分为两大类：一类是由己二胺和己二酸缩聚而得的聚己二酸己二胺，其长链分子的化学结构式为另一类是由己内酰胺缩聚或开环聚合得到的，其长链分子的化学结构式为：PA具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维和其它填料填充增强改性，提高性能和扩大应用范围，主要用于合成纤维，代替钢、铁、铜等金属，是重要的工程塑料；还可用于作为各种医疗及针织品的原料。尼龙的改性是以尼龙为基料，加入可以改变其物理性质的物质而改变尼龙的各种性质。改性方法包括共聚合改性、共混改性等方法。通过这样常规的方法，尼龙的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、成型加工型比较优良，而机械性能、自清洁性、耐热性、吸水性等性能有待提高。但是目前通过常规的改性方法制备的改性尼龙，其中的添加剂大多分散不好，限制了添加剂的添加比例以及尼龙复合材料的使用性能；此时需要添加分散剂、溶剂等增强尼龙的分散性、机械性能等，但是添加分散剂又造成了制备工艺复杂，生产成本增加等问题。氟化石墨又称聚氟化碳或氟化碳，其性能卓越，品质独特，是一种新型炭材料。其具有优良的润滑性，耐溶剂性、耐候性较好，无毒、不可燃、无腐蚀性、化学性质稳定，是一种优良的高能电极材料、绝缘材料、防水材料、润滑材料。CN107189418A公开了一种增韧尼龙6及其制备方法，通过尼龙6和增韧剂磷酸酯类化合物共混制备得到增韧尼龙6，但是此材料仅仅解决了力学性能不稳的问题，而不能提升材料整体的分散性；CN102344676A公开了玻纤增强型尼龙6，包括尼龙6：50.5-95％，无碱玻纤：4.5-55.5％，三氯乙烷：2.6-35％，热稳定剂：0.1-3.0％，玻纤处理剂：0.1-3.0％，其他助剂：1.3-5.5％，解决了玻纤和尼龙6两相界面结合问题，提高了产品表面的光洁度，且使得长久使用的成品具有耐磨性，虽然此方法提高了耐磨性，但是并没有提高体系的分散性、机械性能及吸水性等其他性能，具有一定的缺陷。因此，需要开发出一种具备多种优良性能的尼龙复合材料，来解决目前材料中存在的一些问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种尼龙复合材料及其制备方法。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供一种尼龙复合材料，所述尼龙复合材料的制备原料包括尼龙6与氟化石墨。在本专利技术中，将氟碳材料引入尼龙体系中，氟碳材料中氟碳键可在混炼时的高温环境下，与尼龙复合材料中酰胺键发生反应，形成交联结构，带来性质改变，在不添加增溶剂等其他添加剂的情况，通过混炼与注塑制得具有高性能的尼龙复合材料，既提升了体系的分散性，也提升了材料的机械性能，有效提高了尼龙复合材料的机械、耐摩擦、耐热、自清洁、电绝缘、拒水性等性能。优选地，所述尼龙6在尼龙复合材料中的质量百分比为75～99.9％，例如可以是75％、80％、85％、90％、95％、98％或99.9％。优选地，所述氟化石墨在尼龙复合材料中的质量百分比为0.1～25％，例如可以是0.1％、1％、5％、10％、15％、20％或25％。优选地，所述氟碳材料为氟化石墨、氟化石墨烯、氟化碳纳米管、氟化富勒烯、氟化炭黑或氟化沥青中的一种或至少两种的组合。另一方面，本专利技术提供一种尼龙复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将尼龙6进行干燥，而后与氟碳材料进行混炼得到产物；(2)将步骤(1)中所述产物经过粉碎、干燥、注塑得到所述尼龙复合材料。优选地，步骤(1)中所述干燥的温度为50～70℃，例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃或70℃。优选地，步骤(1)中所述干燥时间为10～48小时，例如可以是10小时、20小时、30小时、40小时或48小时。在本专利技术中，将尼龙6进行干燥，除去尼龙6中的水分，使后续混炼效果更好。优选地，步骤(1)中所述混炼在流变仪中进行。优选地，所述流变仪转速为40～80rpm，例如可以是40rpm、50rpm、60rpm、70rpm或80rpm。优选地，步骤(1)中所述混炼的温度为220～250℃，例如可以是220℃、230℃、240℃或250℃。优选地，步骤(1)中所述混炼的时间为12～17min，例如可以是12min、13min、14min、15min、16min或17min。在本专利技术中，将混炼后的产物粉碎成适合注塑的碎粒。优选地，步骤(2)中所述干燥的温度为50～70℃，例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃或70℃。优选地，步骤(2)中所述干燥的时间为10～13小时，例如可以是10小时、11小时、12小时或13小时。在本专利技术中，在注塑前将碎粒进行干燥，再次除水，利于后续注塑成符合国标的尼龙复合材料。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术将氟碳材料引入尼龙体系中，氟碳材料氟碳键可在混炼时的高温环境下，与尼龙复合材料中酰胺键发生反应，形成交联结构，带来性质改变，在不添加增溶剂等其他添加剂的情况，通过混炼与注塑制得具有高性能的尼龙复合材料，既提升了体系的分散性，也提升了材料的机械性能，有效提高了尼龙复合材料的机械、耐摩擦、耐热、自清洁、电绝缘、拒水性等性能。附图说明图1A是本专利技术实施例2制备的含0.5％氟化石墨的尼龙复合材料的液氮脆断面的扫描电子显微镜图。图1B是本专利技术实施例4制备的含5％氟化石墨的尼龙复合材料的液氮脆断面的扫描电子显微镜图。图1C是本专利技术实施例7制备的含15％氟化石墨的尼龙复合材料的液氮脆断面的扫描电子显微镜图。图2是本专利技术实施例1-9制备的尼龙复合材料的弹性模量柱状分析图。图3是本专利技术实施例5、实施例6、实施例7、实施例9与纯尼龙6的动态热机械分析图。图4A是本专利技术实施例5、实施例6、实施例7、实施例9与纯尼龙6处理不同时间吸水量分析图。图4B是本专利技术实施例5、实施例6、实施例7、实施例9与纯尼龙6在水环境下250小时吸水增重百分比分析图。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。实施例1氟化石墨质量分数为3％的尼龙复合材料，具体制备方法如下：(1)将尼龙6在60℃下进行干燥12小时，而后与氟化石墨在流变仪中混合，在240℃、50rpm进行混炼15min得到产物；(2)将步骤(1)中所述产物经过粉碎、60℃干燥12小时、注塑得到氟化石墨质量为3％的尼龙复合材料。实施例2氟化石墨质量分数为0.5％的尼龙复合材料，具体制备方法如下：(1)将尼龙6在50℃下进行干燥13小时，而后与氟化石墨在流变仪中混合，在220℃、80rpm进行混炼12min得到产物；(2)将步骤(1)中所述产物经过粉碎、50℃干燥13小时、注塑得到氟化石墨质量为0.5％的尼龙复合材料。将制备得到的尼龙复合材料进行液氮脆断面的扫描电镜分析，如图1A所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尼龙复合材料，其特征在于，所述尼龙复合材料制备原料包括尼龙6与氟碳材料。

【技术特征摘要】
1.一种尼龙复合材料，其特征在于，所述尼龙复合材料制备原料包括尼龙6与氟碳材料。2.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述尼龙6在尼龙复合材料中的质量百分比为75～99.9％。3.根据权利要求1或2所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述氟碳材料在尼龙复合材料中的质量百分比为0.1～25％；优选地，所述氟碳材料为氟化石墨、氟化石墨烯、氟化碳纳米管、氟化富勒烯、氟化炭黑或氟化沥青中的一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1-3任一项所述的尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将尼龙6进行干燥，而后与氟碳材料进行混炼得到产物；(2)将步骤(1)中所述产物经过粉碎、干燥、注塑得到所述尼龙复合材料。5.根据权利要求4所述的尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张至，孙浩洋，孙大陟，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东,44