[发明专利]一种抗静电聚砜酰胺/碳纳米管复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种抗静电聚砜酰胺/碳纳米管复合材料及其制备方法。

背景技术

聚砜酰胺纤维作为一种新型的纺织材料，拥有优良的耐热性、热稳定性和阻燃性能等，应用于航空航天领域以及高温工作环境下的防护及其他有阻燃要求的民用领域，在国防军事和现代工业上有着重要的用途。然而常规的聚砜酰胺纤维存在体积比电阻高、力学性能差等问题，严重影响其后续加工以及其它功能性产业领域中的应用。因此，如何提高聚砜酰胺纤维的导电性能和力学性能以及优化其综合性能是当今耐高温材料开发的重要研究课题之一。

目前，国内对于聚砜酰胺纤维的研究重点大多集中于热性能的研究，对其性能进行改良的研究也主要集中于提高聚砜酰胺织物的可染性和对其加工工艺技术的优化，较少见到采用纳米改性技术制备聚砜酰胺与纳米颗粒的复合材料的有关报道，且尚未见到采用纳米技术制备聚砜酰胺/碳纳米管复合材料的研究。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种抗静电聚砜酰胺/碳纳米管复合材料。

本发明的目的之一在于提供该纳米复合材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种抗静电聚砜酰胺/碳纳米管复合材料，其特征在于，该复合材料以聚砜酰胺为基体，碳纳米管分散于聚砜酰胺基体中，其中碳纳米管在所述复合材料的质量分数为0～7％，质量比例可以根据功能的要求来进行调整。

所述碳纳米管的直径和长度分别为10～20nm、1～2μm，纯度≥93％。

以上所述的聚砜酰胺/碳纳米管复合材料的制备方法的具体步骤为：

1)将碳纳米管分散在二甲基乙酰胺溶剂中，然后采用超声共混技术使纳米颗粒均匀分散，超声分散60～120min，制得碳纳米管的溶剂分散液，其中碳纳米管的质量与二甲基乙酰胺的质量比为1∶10～30；

2)将步骤1)制得的溶剂分散液加入到聚砜酰胺纺丝液中，先机械搅拌然后超声共混，形成聚砜酰胺/碳纳米管复合材料纺丝液；

3)以步骤2)制得的聚砜酰胺/碳纳米管复合材料纺丝液进行纺丝或制膜，制得聚砜酰胺/碳纳米管复合材料。

步骤(2)中机械搅拌的速度为10000～28000r/min，时间为30～60min；超声共混的时间为60～120min，频率为30～40KHz。

步骤2)中纳米颗粒与聚砜酰胺共混时，共混体系的表面层与空气接触，在机械搅拌的作用力下容易混入部分空气形成气泡，这些气泡在后续纺丝过程中易随着复合材料纺丝液经喷丝孔一同带出并残留在纤维中，降低纤维的力学性能。因此可适当地缩短机械搅拌的时间至5～2030min，减少气泡产生的概率，而适当延长超声共混的时间90～120min，以去除纺丝液中存在的气泡，减少气泡对纤维力学性能的影响。

步骤3)中所述纺丝的具体步骤如下：

a在氮气气氛，0.5～2.0个大气压下，将复合材料纺丝液细流经喷丝孔中压出并进入以纯净水为凝固浴的水槽中，复合材料纺丝液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴向复合材料纺丝液细流渗透，从而使复合材料纺丝液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出形成初生纤维；

b将所得初生纤维进行水洗和退绕，以去除初生纤维内残留的溶剂，接着将初生纤维进行紧张热定型，同时进一步去除初生纤维内残留的溶剂，得到聚砜酰胺/碳纳米管复合纤维，其中热定型温度为100～120℃，时间为60～120min。

步骤3)中所述制膜的具体步骤如下：

a将复合材料纺丝液静置脱泡，然后放入匀胶台的基片上，使复合材料纺丝液在基片上形成厚度均匀的薄膜；

b去除薄膜中的溶剂并烘干，制得聚砜酰胺/碳纳米管复合薄膜。

步骤b中去除薄膜中的溶剂的方法为：将上有薄膜的基片在空气中静止放置30～60min使薄膜中的溶剂挥发，然后将其浸泡在水中30～60min萃取出溶剂。

将基片在空气中静止放置时，容易掺入尘土等杂质，将在一定程度上影响复合薄膜的性能表征，例如扫描电镜、红外光谱以及X射线衍射等的测试，因此，可将制备得到的薄膜直接浸泡在水中萃取出溶剂；此时可适当延长浸泡的时间到100～120min。