[发明专利]一种玻纤-石墨烯-碳纳米管混合填充的PA66／PC复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种玻纤‑石墨烯‑碳纳米管混合填充的PA66/PC复合材料及其制备方法，该复合材料由PA66‑PC基体、改性石墨烯‑碳纳米管混合物、玻璃纤维、硅烷偶联剂以及环氧树脂组成。采用该复合材料制得的注塑产品表面质量好，内部分层现象，导热及力学性能优异。

技术领域

本发明属于工程塑料技术领域，具体涉及一种玻纤-石墨烯-碳纳米管混合填充的PA66/PC复合材料及其制备方法。

背景技术

PA66(聚酰胺66或尼龙66)具有更好的抗冲击性和更高的强度，广泛应用于制造机械、汽车、化学与电气装置的零件，如齿轮、滚子、滑轮、辊轴、泵体中叶轮、风扇叶片、高压密封围、阀座、垫片、衬套、各种把手、支撑架、电线包内层等。PA66具有良好的耐磨性、耐热性、耐油性及耐化学药品性，还大大降低了原材料的吸水率和收缩率，PA66本身的收缩率在1％～2％之间，通常加入玻璃纤维可以将其收缩率降低到0.2％～1％，然而加入玻纤后产品表面容易产生浮纤、玻纤外漏等表面不良现象。

PA66可以和其他聚合物共混(例如PC)，满足不同行业的特殊要求，广泛用作金属、木材等传统材料代用品。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)的力学强度高，熔体流动性以及耐油性好，因此，PC和PA材料在性能方面具有较好的互补性。PA66/PC复合材料通常具有冲击韧性好、耐化学腐蚀性优异等特点，是一种重要的合成材料。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种玻纤-石墨烯-碳纳米管混合填充的PA66/ PC复合材料，该复合材料的原料包括PA66和PC组成的基体、改性石墨烯混合物、玻璃纤维、硅烷偶联剂以及环氧树脂，其中基体、玻璃纤维、改性石墨烯混合物的重量比为7:3:0.6-1.2，硅烷偶联剂和环氧树脂的用量分别为复合材料重量的0.1-0.2％、0.2％，其中改性石墨烯混合物由石墨烯与碳纳米管按照1-5:1的质量比混合均匀，加入到质量分数为82-86％的浓硫酸溶液中常温搅拌7-14min，经过滤、中和、洗涤、乙醇溶液再分散、静置、冷冻干燥得到。

上述方案中，基体中PA66与PC的重量比为1:0.5-1.5。

上述方案中，所述硅烷偶联剂为Si550。

本发明的另一目的在于提供一种玻纤-石墨烯-碳纳米管混合填充的PA66/ PC复合材料的制备方法，其具体包括以下步骤：(1)将石墨烯和碳纳米管按比例混合均匀，将石墨烯混合物加入到浓硫酸溶液中常温搅拌7-14min，加水稀释后过滤，滤渣用碱溶液洗涤多次，再用水洗涤至中性，将滤渣分散在乙醇溶液中，再加入玻璃纤维，搅拌后置于0-4℃环境冷藏12-18h，冷冻干燥即得改性石墨烯-玻璃纤维混合物；(2)将改性石墨烯-玻璃纤维混合物、PA66/PC基体、硅烷偶联剂、环氧树脂混合均匀，通过双螺杆挤出机熔融造粒即得。

上述方案中，石墨烯和碳纳米管按照1-5:1的质量比混合，浓硫酸的质量分数为82-86％，所述碱溶液为0.1-0.3mol/L的NaOH溶液，所述乙醇溶液体积分数为40-60％。

上述方案中，PA66/PC基体、玻璃纤维、改性石墨烯混合物的重量比为 7:3:0.6-1.2，硅烷偶联剂和环氧树脂的用量分别为复合材料重量的0.1-0.2％、 0.2％。

上述方案中，挤出造粒所使用的的双螺杆挤出机长径比1:30-40，转速 330rad/s，熔融温度240-280℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)玻璃纤维和改性石墨烯提前混合并预先用乙醇分散均匀，便于其在PA66/PC基体中分散，有助于提高注塑产品表面质量；(2)配方中的硅烷偶联剂和环氧树脂有助于填料与基体的复合，避免出现分层现象，有助于提高复合材料的力学性能；(3)石墨烯的加入可赋予复合材料较好的导热及力学性能。

具体实施方式