[发明专利]一种高强度的碳纳米管改性尼龙6复合材料的制备工艺

说明书

本发明涉及尼龙6技术领域，且公开了一种高强度的碳纳米管改性尼龙6复合材料的制备工艺，合成了端位羧基的超支化聚合物，利用对甲苯磺酸作为催化剂，端位羧基与环氧丙醇发生酯化反应，制备了新型的环氧超支化聚合物，和氨基化碳纳米管对尼龙6进行共混改性，在熔融共混过程中，碳纳米管表面的氨基，以及尼龙6的端氨基，可以与环氧超支化聚合的环氧基团发生开环反应，从而使超支化聚合物、碳纳米管和尼龙6三者之间形成化学交联，增强了三者之间的界面强度，改善了碳纳米管与尼龙6的相容性和界面作用力，提高了材料的拉伸强度、压缩强度和韧性。

技术领域

本发明涉及尼龙6技术领域，具体为一种高强度的碳纳米管改性尼龙6复合材料的制备工艺。

背景技术

尼龙6是一种应用广泛的高分子材料，在工程塑料、纺织纤维等领域有着广泛的应用，为了提高尼龙6的力学强度等性能，需要加入各种各样的改性剂，如无机纳米材料、高分子聚合物、玻璃纤维等，通常采用原位聚合法，接枝共聚、共混改性法等方式。

碳纳米管具有优异的力学性能、热学性能，在高分子材料的改性中有着重要的应用，提高碳纳米管与尼龙6等材料的相容性和界面结合力，可以对尼龙6等材料起到更好的增强作用，论文《碳纳米管表面接枝聚合物及其对聚合物的改性研究》，在碳纳米管表面接枝苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯无规共聚物，用于尼龙6、聚碳酸酯、聚丙烯等材料的改性，改性后的碳纳米管在尼龙6等聚合物中的分散情况良好，材料力学性能得到了很好的提高。

采用聚合物如热塑性树脂、超支化聚合物等对尼龙6填充改性是研究热点，文献《超支化聚酯的制备与在塑料加工中的应用》，报道了以新型的端羧基超支化聚酯改性尼龙-6/玻纤复合材料，增加了复合材料的界面相互作用和相容性。提高了复合材料的拉伸强度等性能，本发明合成了环氧超支化聚合物，与碳纳米管和尼龙6共混改性，提高尼龙6材料的力学性能。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高强度的碳纳米管改性尼龙6复合材料的制备工艺，解决了碳纳米管和尼龙6的相容性较差，以及尼龙6的力学性能不高的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种高强度的碳纳米管改性尼龙6复合材料的制备工艺，所述制备工艺为：将尼龙6、氨基化碳纳米管、环氧超支化聚合物加入双螺杆挤出机中，在220-240℃中熔融共混并挤出，然后用注塑机注塑成型，制得高强度的碳纳米管改性尼龙6复合材料。

优选的，所述尼龙6、氨基化碳纳米管、环氧超支化聚合物的重量比例为100:0.2-1:1-6。优选的，所述环氧超支化聚合物的制备工艺为：

(1)将次氮基三乙酸和三乙二醇溶解到反应溶剂中，然后加入4-二甲氨基吡啶和N,N-二环己基碳二亚胺，反应后加入甲醇沉淀，过滤溶剂，依次用蒸馏水、丙酮、乙醇洗涤，制得羧基超支化聚合物。

(2)将羧基超支化聚合物加入到N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀后加入环氧丙醇和对甲苯磺酸，反应后加入甲醇沉淀，过滤溶剂，依次用蒸馏水、乙醇洗涤，制得环氧超支化聚合物。

优选的，所述(1)中反应溶剂包括二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺。

优选的，所述(1)中次氮基三乙酸、三乙二醇、4-二甲氨基吡啶、N,N-二环己基碳二亚胺的重量比例为100:120-150:50-66:20-32。

优选的，所述(1)中反应在110-140℃中回流进行18-36h。

优选的，所述(2)中羧基超支化聚合物、环氧丙醇和对甲苯磺酸的重量比例为100:15-25:2-4。

优选的，所述(2)中反应在90-120℃中进行24-72h。

(三)有益的技术效果