[发明专利]一种插层石墨烯复合尼龙材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种插层石墨烯复合尼龙材料的制备方法。

背景技术

石墨尼龙用于压制紧密机械零件的一种含有填充物的尼龙塑料，填充物为石墨，其含量很高，使这种材料具有很强的承载力。比较典型的是无润滑齿轮，轴承，抗摩擦零件；快速接插，制动器或装弹簧的机械零件；涂漆的汽车零部件；可承受高温的电器零件；在高温下起使用且耐烃类和溶剂的机械零件；截面薄而要求高强度的机械零件；要求高强度和高刚性的耐高抗冲零件；用于钓鱼线的单丝；调弦器；以及接触食品的薄膜。

近年来水环境条件下聚合物传动元件材料的设计以及与此相关的摩擦、磨损技术的研究已为人们关注的热点, 但尼龙在水介质环境下的吸湿性强、抗蠕变性能差和力学性能降低等限制了其进一步应用。

申请号 201410200920.8,公开一种石墨纤维尼龙配方，由下列重量份的原料制成：石墨烯氧化物3％，尼龙101080％，碳纤维CF6％，石墨Gr4％，助剂7％组成的石墨纤维尼龙，石墨纤维尼龙在水润滑和300N 载荷下的摩擦系数比普通尼龙低，耐磨性提高了2.5 个数量级以上，在干摩擦环境下摩擦系数比普通尼龙低2-5 倍，耐磨性提高了2个数量级以上，同时原料来源简单制造成本低，适用范围广阔。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种插层石墨烯复合尼龙材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种插层石墨烯复合尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取0.4-1重量份的2-硫醇基苯骈咪唑，加入到其重量10-18倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，滴加0.1-0.3重量份的溴乙烷，滴加完毕后送入到50-60℃的恒温水浴中，保温搅拌3-4小时，出料，得溴离子溶液；

（2）取18-20重量份的石墨烯、1-2重量份的硬脂酸钡混合，在90-95℃下保温搅拌5-9分钟，得有机化石墨烯；

（3）取2-3重量份的磷酸三甲苯酯、有机化石墨烯混合，加入到混合料重量2-3倍的四氢呋喃中，搅拌均匀，加入1-2重量份的硫酸二甲酯，升高温度为40-50℃，加入0.1-0.3重量份的氢氧化锂，保温搅拌3-4小时，得甲基化石墨烯；

（4）取10-13重量份的聚乙烯醇，在50-60℃下保温搅拌10-20分钟，加入上述甲基化石墨烯，磁力搅拌1-2小时，得甲基醇化石墨烯；

（5）取14-19重量份的聚四氢呋喃醚二醇，在60-70℃下保温搅拌10-20分钟，加入40-50重量份的尼龙、2-3重量份的棕榈蜡，超声1-2小时，加入0.7-1重量份的三羟甲基丙烷，超声3-10分钟，得尼龙酰胺溶液；

（6）取上述甲基醇化石墨烯，加入到上述溴离子溶液中，超声3-4小时，加入上述尼龙酰胺溶液，升高温度为60-70℃，保温搅拌1-2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，即得所述插层石墨烯复合尼龙材料。

本发明的优点：

本发明以溴乙烷为原料，分散在二甲基甲酰胺中，得到溴离子溶液，然后将石墨烯采用硬脂酸钡处理，将石墨烯表面充分有机化，然后将有机化石墨烯与磷酸三甲苯酯混合，加入硫酸二甲酯为甲基化试剂，氢氧化锂为催化剂，将石墨烯甲基化，然后与聚乙烯醇混合，得甲基醇化石墨烯，然后采用溴离子溶液进行插层，将插层后的石墨烯分散到尼龙酰胺溶液中，干燥，即得复合材料；

本发明将石墨烯通过溴离子插层，然后分散到尼龙酰胺溶液中，有效的改善了石墨烯在尼龙中的分散性，降低了团聚，提高了成品材料的稳定性强度。

具体实施方式

实施例1

一种插层石墨烯复合尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取1重量份的2-硫醇基苯骈咪唑，加入到其重量18倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，滴加0.3重量份的溴乙烷，滴加完毕后送入到60℃的恒温水浴中，保温搅拌4小时，出料，得溴离子溶液；

（2）取20重量份的石墨烯、2重量份的硬脂酸钡混合，在95℃下保温搅拌5-9分钟，得有机化石墨烯；

（3）取3重量份的磷酸三甲苯酯、有机化石墨烯混合，加入到混合料重量3倍的四氢呋喃中，搅拌均匀，加入2重量份的硫酸二甲酯，升高温度为50℃，加入0.3重量份的氢氧化锂，保温搅拌4小时，得甲基化石墨烯；

（4）取13重量份的聚乙烯醇，在60℃下保温搅拌20分钟，加入上述甲基化石墨烯，磁力搅拌2小时，得甲基醇化石墨烯；