[发明专利]一种氧化石墨烯、电气石粉、聚酰胺6复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯、电气石粉、聚酰胺6复合材料及其制备方法，属于高分子材料领域。针对目前聚酰胺纤维一丝单功能的问题，本发明公开了一种氧化石墨烯、电气石粉、聚酰胺6复合材料及其制备方法，本发明通过将氧化石墨烯混合液和改性电气石粉进行高温高压下进行插层复配，得到插层复配产物，再将氧化石墨烯和电气石粉插层复配物和单体己内酰胺进行聚合反应实现氧化石墨烯和电气石粉对聚酰胺‑6进行改性目的。本发明的改性材料在聚酰胺6基体中的分散性好，可纺性好，产品的综合性能好，远红外性能得到提高，还具有负离子释放功能。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，更具体地说，涉及一种氧化石墨烯、电气石粉、聚酰胺6 复合材料及其制备方法。

背景技术

聚酰胺-6纤维是由单体己内酰胺开环聚合、纺丝所得的聚己内酰胺纤维，又名尼龙6或锦纶6，具有机械强度高、韧性好、耐磨、耐弱酸碱等优点，目前广泛应用于纺丝及工程塑料领域。然而，随着工业现代化进程的加快，传统的聚酰胺-6已经不能再满足人们的需求，多功能聚酰胺-6纤维已经成为发展趋势。

目前主要改性手段是对含有聚酰胺-6的基体树脂进行改性，一般引入玻璃纤维、纳米二氧化硅、碳纳米管、蒙脱土、云母、纳米银、铜、锌等来获取高性能聚酰胺-6产品。上述改性方式能在一定程度上提高聚酰胺-6材料的特定性能，然而由于绝大部分的改性都是通过物理共混的方式进行的，导致改性材料在基体聚酰胺-6中的分散性不好，改性时易团聚，改性效果并不理想。

石墨烯是由杂化的碳原子构成的二维碳原子片，碳原子呈六方蜂窝状；其由一层碳原子构成的特点被赋予了多种性能；氧化石墨烯(GO)是在石墨烯的基础上引入功能性的基团，使其具有某些新特性的一种功能化的石墨烯，功能性的基团包括位于氧化石墨烯的基面上的羟基和环氧基以及边缘处的羧基和羟基，利用氧化石墨烯表面基团可以进行原位聚合改性，提高石墨烯在基体材料中的分散性，降低石墨烯的改性用量。

电气石是电气石族矿物的总称，其化学成分较复杂，是以含硼为特征的铝、钠、铁、镁、锂的环状结构硅酸盐矿物。电气石具有压电性与热电性，以及可以释放远红外线和负离子等独特功能，可广泛应用于环保、电子、医药、化工、轻工、建材等领域，其作为一种附加值高的新型工业矿物，受到世界各国的普遍重视。

发明内容

针对改性聚酰胺6纤维存在的分散性差、改性效果不佳的问题，本发明提供一种氧化石墨烯、电气石粉、聚酰胺6复合材料及其制备方法，本发明是通过将氧化石墨烯混合液和改性电气石粉进行高温高压下进行插层复配，得到插层复配产物，再将氧化石墨烯和电气石粉插层复配物和单体己内酰胺进行聚合反应实现氧化石墨烯和电气石粉对聚酰胺-6进行改性目的。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种氧化石墨烯、电气石粉、聚酰胺6复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将氧化石墨烯粉体分散至开环溶液中，得到分散液；

步骤2，将改性电气石粉和步骤1得到的分散液进行插层复配，所述改性电气石粉与氧化石墨烯粉体的质量比是(1～25)∶1，所述插层复配的反应条件为在150℃～250℃，0.5MPa～1.5MPa下保持4～10h；

步骤3，将步骤2得到的复配分散液和己内酰胺液体按照氧化石墨烯、己内酰胺的质量比为1∶(10～200)进行混合、分散，得到分散后混合液；

步骤4，将步骤3得到的混合液依次进行开环反应、聚合反应、切片、萃取、干燥，得到氧化石墨烯、电气石粉、聚酰胺6复合材料。

更进一步地，所述步骤1和步骤3中的分散方式均为超声、剪切、乳化同时进行的复合混合分散方式。

更进一步地，所述步骤1中的氧化石墨烯粉体的片径为100～500nm，片层厚度为1.0～3.5nm。