本发明专利技术公开了一种添加功能化碳纳米管‑竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法，将基料尼龙6在鼓风干燥箱中干燥后，在引入超声外场条件下，与增强材料玻璃纤维、预处理滑石粉、胶体石墨及碱处理方法处理竹粉、甲苯二异氰酸酯改性碳纳米管，在高速混合机中混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，再与弹性体在高速混合机中混合均匀，通过双螺杆挤出机进行二次挤出造粒。用碱处理方法处理竹粉，将竹粉在氢氧化钠溶液中浸泡处理，碱处理可清除竹纤维中的胶质物，增大其比表面积，有利于改善尼龙6和竹纤维间的界面结合；并且处理后的竹纤维的结晶度增大，也有利于改善竹纤维‑尼龙6复合材料的性能。
【技术实现步骤摘要】
一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法
本专利技术属于机械配件材料
，具体涉及一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法。
技术介绍
竹塑复合材料是适合我国国情的一种环保材料，它充分利用了我国丰富的竹子资源，与热塑性高聚物共混成型后，竹塑复合材料具有竹纤维和高分子材料的优点，能代替纯塑料制品，有利于解决环境问题。竹子在我国分布广、生长快，竹纤维强度高、硬度大，竹子中竹纤维的含量大，这些因素使得竹纤维成为一种价格低廉、性能优良的聚合物共混填料。然而，竹纤维与树脂基体的相容性不好，共混后的竹塑复合材料机械性能变差，制约了材料的推广使用。尼龙6是一种重要的工程塑料，广泛应用于汽车行业、电子电气产品、家用电气产品。然而，纯尼龙6制品低温冲击强度低、吸水后性能变差以及纯尼龙6制品成本较高，尤其是大量填料加入尼龙后，使得纯尼龙6制品广泛使用受限。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法，依照该方法制作的尼龙6复合材料具有优异的力学性能、摩擦磨损性能、耐热性能和韧性，是一种性能优异的机械配件材料。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）碱处理方法处理竹粉：将20-30份竹渣在94-96℃下干燥6-7h后，用高速混合机粉碎，过100目筛，按浴比20:1在氢氧化钠溶液中浸泡处理20-24h后，用清水洗涤至中性，放入104-106℃电热鼓风干燥箱中干燥22-24h，用高速粉碎机剪切、分散均匀；（2）甲苯二异氰酸酯对碳纳米管的表面改性：将1-2份羧基化改性碳纳米管溶于60-90份丙酮中，在53-57℃下超声搅拌回流，滴加甲苯二异氰酸酯的丙酮溶液，反应40-50min后升温至64-66℃蒸发丙酮，在红外灯下烘烤1-2h蒸发丙酮，在60-63℃真空烘箱中烘干10-12h得甲苯二异氰酸酯改性碳纳米管；（3）耐磨尼龙6复合材料：将100-110份基料尼龙6在94-96℃鼓风干燥箱中干燥23-25h后，在引入500W的超声外场条件下，与20-22份增强材料玻璃纤维、15-16份预处理滑石粉、3-4份胶体石墨及(1)、(2)中所得物料，在高速混合机中混合均匀，通过200-250℃的双螺杆挤出机进行挤出造粒，再与9-10份弹性体在高速混合机中混合均匀，通过200-250℃的双螺杆挤出机进行二次挤出造粒。进一步的，步骤（1）中氢氧化钠溶液的质量分数为8-12%。进一步的，步骤（2）中碳纳米管的混酸羧基化改性：向1-2份碳纳米管中加入80-95份浓硫酸，用超声波细胞粉碎机处理30-35min后，边搅拌边缓慢加入70-85份浓硝酸，搅拌下超声分散55-65min，在120-123℃下搅拌冷凝回流反应1-2h，用蒸馏水稀释，静置10-12h，抽滤、反复水洗至pH为中性，在80-83℃真空烘箱中干燥10-12h得羧基化改性碳纳米管；向20-30份丙酮中滴加0.5-1份甲苯二异氰酸酯，混匀得甲苯二异氰酸酯的丙酮溶液。进一步的，步骤（3）中滑石粉的预处理：将200目的粗滑石粉和1250目的细滑石粉按质量比为5:3进行复配，然后在94-96℃的烘箱中烘3-4h，将0.07-0.08份硅烷偶联剂KH550与无水乙醇混合均匀后，缓慢滴加到烘干的滑石粉中，搅拌处理，再放入94-96℃烘箱中烘3-4h，得到预处理滑石粉。进一步的，步骤（3）中弹性体由POE-g-MAH和EPDM-g-MAH按质量比7:3复配而成，螺杆转速为70-80rpm，超声频率为19-20KHz。本专利技术相比现有技术具有以下优点：（1）用碱处理方法处理竹粉，将竹粉在氢氧化钠溶液中浸泡处理，碱处理可清除竹纤维中的胶质物，增大其比表面积，有利于改善尼龙6和竹纤维间的界面结合；并且处理后的竹纤维的结晶度增大，也有利于改善竹纤维-尼龙6复合材料的性能。（2）使用混酸和甲苯二异氰酸酯对碳纳米管进行表面改性，羧基和异氰酸根成功接枝到碳纳米管表面，羧基化改性的碳纳米管形成了致密的结构，甲苯二异氰酸酯改性后结构重新变得蓬松；引入超声外场后，甲苯二异氰酸酯改性的碳纳米管在尼龙6中分散的很均匀，因为甲苯二异氰酸酯改性碳纳米管一方面结构蓬松，另一方面增强了与尼龙6基体的界面作用力；施加超声波作用后，碳纳米管分散程度进一步提高；超声振动可增强改性碳纳米管与尼龙6基体的界面粘接力，加入碳纳米管后，提高了复合材料的拉伸模量和拉伸强度，声外场可以改善碳纳米管在尼龙6基体中的分散程度，增大碳纳米管与尼龙6基体的接触面积和界面粘结强度。（3）以尼龙6为基料，以玻璃纤维为增强材料，以弹性体、石墨、滑石粉为改性剂，添加碱处理改性竹粉、甲苯二异氰酸酯改性碳纳米管，制备了复合材料；具有优异的力学性能、摩擦磨损性能、耐热性能和韧性。具体实施方式实施例1一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）碱处理方法处理竹粉：将20份竹渣在94-96℃下干燥6h后，用高速混合机粉碎，过100目筛，按浴比20:1在氢氧化钠溶液中浸泡处理20h后，用清水洗涤至中性，放入104-106℃电热鼓风干燥箱中干燥22h，用高速粉碎机剪切、分散均匀；（2）甲苯二异氰酸酯对碳纳米管的表面改性：将1份羧基化改性碳纳米管溶于60份丙酮中，在53-57℃下超声搅拌回流，滴加甲苯二异氰酸酯的丙酮溶液，反应40min后升温至64-66℃蒸发丙酮，在红外灯下烘烤1h蒸发丙酮，在60-63℃真空烘箱中烘干10h得甲苯二异氰酸酯改性碳纳米管；（3）耐磨尼龙6复合材料：将100份基料尼龙6在94-96℃鼓风干燥箱中干燥23h后，在引入500W的超声外场条件下，与20份增强材料玻璃纤维、15份预处理滑石粉、3份胶体石墨及(1)、(2)中所得物料，在高速混合机中混合均匀，通过200-250℃的双螺杆挤出机进行挤出造粒，再与9份弹性体在高速混合机中混合均匀，通过200-250℃的双螺杆挤出机进行二次挤出造粒。进一步的，步骤（1）中氢氧化钠溶液的质量分数为8%。进一步的，步骤（2）中碳纳米管的混酸羧基化改性：向1份碳纳米管中加入80份浓硫酸，用超声波细胞粉碎机处理30min后，边搅拌边缓慢加入70份浓硝酸，搅拌下超声分散55min，在120-123℃下搅拌冷凝回流反应1h，用蒸馏水稀释，静置10h，抽滤、反复水洗至pH为中性，在80-83℃真空烘箱中干燥10h得羧基化改性碳纳米管；向20份丙酮中滴加0.5份甲苯二异氰酸酯，混匀得甲苯二异氰酸酯的丙酮溶液。进一步的，步骤（3）中滑石粉的预处理：将200目的粗滑石粉和1250目的细滑石粉按质量比为5:3进行复配，然后在94-96℃的烘箱中烘3h，将0.07份硅烷偶联剂KH550与无水乙醇混合均匀后，缓慢滴加到烘干的滑石粉中，搅拌处理，再放入94-96℃烘箱中烘3h，得到预处理滑石粉。进一步的，步骤（3）中弹性体由POE-g-MAH和EPDM-g-MAH按质量比7:3复配而成，螺杆转速为70rpm，超声频率为19KHz。实施例2一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法，其特征在于，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种添加功能化碳纳米管‑竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）碱处理方法处理竹粉：将20‑30份竹渣在94‑96℃下干燥6‑7h后，用高速混合机粉碎，过100目筛，按浴比20:1在氢氧化钠溶液中浸泡处理20‑24h后，用清水洗涤至中性，放入104‑106℃电热鼓风干燥箱中干燥22‑24h，用高速粉碎机剪切、分散均匀；（2）甲苯二异氰酸酯对碳纳米管的表面改性：将1‑2份羧基化改性碳纳米管溶于60‑90份丙酮中，在53‑57℃下超声搅拌回流，滴加甲苯二异氰酸酯的丙酮溶液，反应40‑50min后升温至64‑66℃蒸发丙酮，在红外灯下烘烤1‑2h蒸发丙酮，在60‑63℃真空烘箱中烘干10‑12h得甲苯二异氰酸酯改性碳纳米管；（3）耐磨尼龙6复合材料：将100‑110份基料尼龙6在94‑96℃鼓风干燥箱中干燥23‑25h后，在引入500W的超声外场条件下，与20‑22份增强材料玻璃纤维、15‑16份预处理滑石粉、3‑4份胶体石墨及(1)、(2)中所得物料，在高速混合机中混合均匀，通过200‑250℃的双螺杆挤出机进行挤出造粒，再与9‑10份弹性体在高速混合机中混合均匀，通过200‑250℃的双螺杆挤出机进行二次挤出造粒。...
【技术特征摘要】
1.一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）碱处理方法处理竹粉：将20-30份竹渣在94-96℃下干燥6-7h后，用高速混合机粉碎，过100目筛，按浴比20:1在氢氧化钠溶液中浸泡处理20-24h后，用清水洗涤至中性，放入104-106℃电热鼓风干燥箱中干燥22-24h，用高速粉碎机剪切、分散均匀；（2）甲苯二异氰酸酯对碳纳米管的表面改性：将1-2份羧基化改性碳纳米管溶于60-90份丙酮中，在53-57℃下超声搅拌回流，滴加甲苯二异氰酸酯的丙酮溶液，反应40-50min后升温至64-66℃蒸发丙酮，在红外灯下烘烤1-2h蒸发丙酮，在60-63℃真空烘箱中烘干10-12h得甲苯二异氰酸酯改性碳纳米管；（3）耐磨尼龙6复合材料：将100-110份基料尼龙6在94-96℃鼓风干燥箱中干燥23-25h后，在引入500W的超声外场条件下，与20-22份增强材料玻璃纤维、15-16份预处理滑石粉、3-4份胶体石墨及(1)、(2)中所得物料，在高速混合机中混合均匀，通过200-250℃的双螺杆挤出机进行挤出造粒，再与9-10份弹性体在高速混合机中混合均匀，通过200-250℃的双螺杆挤出机进行二次挤出造粒。2.根据权利要求1所述的一种添加功能化碳纳米管-竹纤维制备耐磨尼龙6复合材料的方法，其特征在于，步骤（1）中氢氧化钠溶液的...
【专利技术属性】
技术研发人员：申慧君，
申请(专利权)人：界首市鑫一龙机械设备购销有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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