[发明专利]一种高含量石墨烯改性尼龙6母粒及其制备方法和应用

说明书

一种高含量石墨烯改性尼龙6母粒及其制备方法和应用，所述母粒包括：己内酰胺、氧化石墨烯、偶联剂、分散剂、催化剂和分子量调节剂。所述方法包括：（1）将氧化石墨烯、偶联剂混合，加热超声搅拌，然后加入分散剂，加热搅拌，再加入催化剂，加热搅拌，得石墨烯浆液；（2）将己内酰胺和分子量调节剂加热搅拌，加入石墨烯浆液，开环反应，抽真空，聚合，静止，降温充氮，出料，冷却切粒，得半成品；（3）经热水萃取，烘干，即成。将所述母粒用于制造导热、导电、抗静电尼龙复合材料及纤维。本发明母粒特性粘度高，石墨烯含量高，制备的复合材料导热系数高，表面电阻低，弯曲强度、拉伸强度高；本发明方法工艺简单，成本低，能实现大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种尼龙6母粒及其制备方法和应用，具体涉及一种高含量石墨烯改性尼龙6母粒及其制备方法和应用。

背景技术

石墨烯具有十分完整的二维晶体结构，是由六个碳原子组成一个六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间由SP2杂化σ键连接，这种结构赋予石墨烯优异的力学性能和结构刚性；石墨烯中，每个碳原子都有一个未成键的P电子，这些P电子可在晶体中自由移动，其速度可达光速的1/300，这种特性赋予石墨烯优异的导电性；石墨烯的热系数高达5300W/m·k，是一种极好的导热材料。

利用石墨烯改性尼龙可制造导热尼龙复合材料，用于节能灯灯座、小型机电设备外壳，具有优异的导热性。与目前的填充改性尼龙比较，无机填料添加少，力学性能更好。石墨烯改性尼龙还可用于纺丝，制造抗静电纤维和导电纤维，与传统的添加抗静电剂或导电碳黑方式比较，具有添加量小，提高其可纺性和抗静电纤维的拉伸强度的特点，可用于特种服装及电子屏蔽材料的制造。但是，由于石墨烯粒径为纳米级，而且呈蓬松状，很难与尼龙等聚合物共混，一方面，连续计量喂料困难，石墨烯在容器中呈一种流淌状态，难以定量喂料；另一方面，石墨烯的比重比尼龙树脂小得多，很难实现与尼龙树脂之间的互溶。因此，石墨烯在聚合物方面的应用变得十分困难。

CN101760011A公开了一种尼龙6/氧化石墨纳米复合材料的制备方法，通过采用原位聚合的方法，将氧化石墨烯直接加入到己内酰胺中，进行聚合得到石墨烯改性尼龙6。虽然在石墨烯添加量很小时，如1%以下时，将石墨烯直接加入己内酰胺中，可制得石墨烯分散较好的石墨烯尼龙6复合材料，但当加入量超过1%时，石墨烯很难均匀分散于尼龙6 树脂中。

CN103215869A公开了一种石墨烯改性尼龙6 纤维的制造方法，该方法是先将石墨烯经羧基化，酰氯化处理后，再经二元胺处理，得表面带有活性氨基的氧化石墨烯，将这种氧化石墨烯与己内酰胺混合，用6-氨基己酸作引发剂，经聚合反应制备石墨烯改性尼龙6，经挤出纺丝制备石墨烯改性尼龙6 纤维。但是，该工艺在石墨烯表面处理过程中会产生大量的有机酸、碱废水，且处理工艺十分复杂；同时，由于石墨烯加入量仅1%，作为制备纺丝用改性尼龙6必须在万吨级规模装置上生产，而在规模化连续装置上生产石墨烯改性尼龙6，切换品种过程中必须清理聚合设备，必将产生大量的过渡废料，因此，该工艺无法实现大规模工业化生产。

CN105585899A公开了一种石墨烯改性耐高温尼龙复合材料制备方法。该方法采用磷酸盐作催化剂，加入石墨烯0.05～2份，成核剂0.05～0.3份，封端剂为苯甲酸，乙酸、丙酸、邻苯二甲酸酐或苯甲酸，以6T盐或10T盐等为单体，经熔融聚合制备石墨烯改性耐高温尼龙。但是，该方法中，石墨烯的用量也未超过2%，仍然没有解决石墨烯在尼龙中的分散问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种石墨烯含量高，分散性好的高含量石墨烯改性尼龙6母粒。

本发明进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工艺简单，成本低，能实现大规模生产的高含量石墨烯改性尼龙6母粒的制备方法。

本发明更进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种高含量石墨烯改性尼龙6母粒的应用。