[发明专利]一种PC/PA6/石墨烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种PC/PA6/石墨烯复合材料及其制备方法，属于塑料改性领域。PC/PA6/石墨烯复合材料是由PC、PA6、石墨烯和相容剂SMA组成，该复合材料是利用石墨烯/PA6纳米复合材料与PC进行熔融共混挤出制得，该石墨烯/PA6纳米复合材料是由改性石墨烯与己内酰胺原位聚合得到。本发明所制备得到的高性能PC/PA6/石墨烯复合材料具有良好的韧性与强度，同时具有更优异的抗紫外老化性、阻燃性、耐热性、抗静电性及加工性能等性能，拓展了PC/PA6复合材料在更高端领域的应用。

技术领域

本发明属于塑料改性领域，具体涉及一种PC/PA6/石墨烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(PC)具有突出的抗冲性能和抗蠕变性能，耐寒、耐热性好，吸水率低，制品尺寸稳定，但也存在着加工流动性差、耐溶剂性能差、易应力开裂以及对缺口敏感等缺陷。尼龙(PA)是一种性能优异的工程塑料，力学强度高，熔体流动性以及耐油性好，但其冲击强度低、耐热性较差，因其高的吸水性而造成制品的尺寸稳定性较差，使其在一些特殊场合下的应用受到了限制。由此可见，PC和PA材料在性能方面具有较好的互补性，所制备的复合材料可以应用到汽车、电子、飞机、办公器具、建筑等领域，显示出极强的生命力。

一般制备PC/PA6合金的方法是利用增容剂进行增容改性提高性能，但提高的程度有限，仍然不能满足一些高端领域对高性能PC/PA6合金材料的要求。石墨烯是一种具有二维晶体结构的纳米材料，由于其出众的力学性能，电学性能，热学性能和独特的电磁学性能等，石墨烯在许多领域显示出广阔的应用前景，并已逐步走向实际应用。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，已有许多报道将石墨烯与高聚物复合，可以显著提升材料的强度、模量、韧性、耐热性及耐老化性能。由此，若能将高性能的石墨烯纳米材料应用到PC/PA6复合材料中，必将赋予材料更优异的综合性能。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种PC/PA6/石墨烯复合材料及其制备方法。

本发明的目的，是通过以下技术方案实现的：一种PC/PA6/石墨烯复合材料，其特征在于，所述材料由PC与石墨烯/PA6纳米复合材料经熔融共混挤出后得到，所述石墨烯/PA6纳米复合物材料由PA6和接枝有PA6的单层石墨烯组成，所述接枝有PA6的单层石墨烯的横向尺寸大于3微米；石墨烯的质量与PA6的总质量之比为0.1-1:100。

进一步地，所述石墨烯/PA6纳米复合材料的通过如下步骤制备得到：

(1)将0.1-1质量份的改性石墨烯和1-10质量份去离子水加入100质量份的己内酰胺熔体中，在80℃下高速(300～500rpm)搅拌混匀形成分散液。所述改性石墨烯为表面具有羧基、羟基等含氧官能团的单层石墨烯；碳氧比为2.5到6之间；

(2)在氮气保护下，将上述分散液在缩聚反应釜中升温至250-220℃，在0.5-1MPa下反应3小时；然后在真空下反应4小时，得到聚合物熔体；最后将聚合物熔体经水冷造粒得到石墨烯/PA6纳米复合材料。

进一步地，高性能PC/PA6/石墨烯复合材料的制备步骤如下：

(1)将PC、石墨烯/PA6纳米复合材料和相容剂SMA按重量份数比为50～25:25～50:5～10，在混合机中预混，得到混合均匀的预混料；

(2)用双螺杆挤出机在加工温度240～220℃，转速150～250rpm的条件下熔融共混挤出，冷却，造粒，制得PC/PA6/石墨烯复合材料。

本发明的有益效果是：