[发明专利]聚酰胺纳米复合材料的制备方法及聚酰胺纳米复合材料

说明书

本发明公开了聚酰胺纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将纳米Fe₃O₄颗粒在掺杂剂对甲苯磺酸钠存在的条件下，以三氯化铁为氧化剂使吡咯单体在纳米Fe₃O₄颗粒表面发生化学氧化聚合反应得导电填料；(2)玄武岩纤维的预处理；(3)将预处理的玄武岩纤维利用硅烷偶联剂进行改性，得到改性玄武岩纤维；(4)将生物质石墨烯、导电填料、改性玄武岩纤维混合均匀，升温至50～80℃并保温，加入聚酰胺6树脂搅拌20‑30min，然后通过塑料挤出机熔融并挤出，经冷却、吹干、切粒；还提供由所述方法制得的聚酰胺纳米复合材料，各方面性能优异，拉伸强度大于185MPa，抗静电效果好韧性佳。

技术领域

本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及聚酰胺纳米复合材料的制备方法及聚酰胺纳米复合材料。

背景技术

聚酰胺俗称尼龙，密度1.15g/cm³，是分子主链上含有重复酰胺基团的热塑性树脂总称，包括脂肪族PA，脂肪-芳香族PA和芳香族PA，其中脂肪族PA品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定。聚酰胺主要用于合成纤维，其最突出的优点是耐磨性高于其他所有纤维，比棉花耐磨性高10倍，比羊毛高20倍，在混纺织物中稍加入一些聚酰胺纤维，可大大提高其耐磨性；当拉伸至3-6％时，弹性回复率可达100％；能经受上万次折挠而不断裂。

磁性纳米微粒与高分子复合而成的纳米复合材料兼具纳米磁性材料和高分子材料的特征，在光、电、声、磁等方面显示出独特的性质，因此在化学工业、信息材料、医学及生物工程等方面具有潜在的应用前景。

聚酰胺6(PA6)是一种重要的工程塑料，由于具有机械强度高、耐磨和耐化学性等优越的综合性能，被广泛用于纤维、塑料和薄膜的生产。但是，PA6塑料是一种绝缘材料，具有较高的表面电阻，表面电荷的积累没法泄漏从而产生静电，由于静电放电会给人身和财产造成安全隐患；现有的聚酰胺6使用时常采用纤维进行增强改性以提高其韧性和强度，但存在纤维与聚酰胺6的相容性差的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：现有的聚酰胺复合材料功能单一，抗静电效果差、强度低、韧性低。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

聚酰胺纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)往纳米Fe₃O₄颗粒中加入对甲苯磺酸钠、蒸馏水搅拌混匀，加入吡咯边搅拌边滴入FeCl₃水溶液，反应2-4h，停止搅拌，将反应物离心分离、洗涤，如此重复3～5次，所得的产物在80℃真空干燥至恒重，得导电填料；

(2)将玄武岩纤维采用低温氧等离子处理，得预处理的玄武岩纤维；

(3)将硅烷偶联剂加入到无水乙醇和蒸馏水的混合溶剂中搅拌均匀，加入步骤(2)预处理的玄武岩纤维静置20-30min后取出室温晾干，随后在120℃烘箱内加热1-2h，取出置于75-80℃烘箱内干燥2-3h，得到改性玄武岩纤维；

(4)将生物质石墨烯、步骤(1)导电填料、步骤(3)改性玄武岩纤维混合均匀，升温至50～80℃并保温，加入聚酰胺6树脂搅拌20-30min，然后通过塑料挤出机熔融并挤出，经冷却、吹干、切粒，即可得聚酰胺纳米复合材料。

进一步，所述步骤(1)中所述FeCl₃与吡咯的物质的量之比为(1-3)∶1。

进一步，所述步骤(1)中所述纳米Fe₃O₄颗粒的质量比为(0.15-0.45)∶1。

进一步，所述步骤(1)中所述对甲苯磺酸钠浓度为0.01-0.03g·mL^-1。