[发明专利]一种长碳链聚酰胺/碳纳米管复合材料及其制备方法及在FDM中的应用

权利要求书

1.一种长碳链聚酰胺/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述复合材料包括按照质量百分数计的如下组分：

长碳链聚酰胺 85～99wt％

碳纳米管 0.1～12wt％

抗氧剂 0.1～3wt％；

所述复合材料包括以长碳链聚酰胺与碳纳米管复合而成的粉体母料；所述粉体母料与长碳链聚酰胺熔融共混后的复合材料经SEM表征，在其任一面积为25μm²的截面上都均匀分布有碳纳米管，且碳纳米管数量与复合材料中的碳纳米管的添加量呈正相关；所述复合材料作为丝材用于熔融沉积成型时，并列丝材间的平均距离不大于10μm；

所述复合材料是由如下方法制备的：

分别将长碳链聚酰胺和碳纳米管分散在分散介质中，之后混合沉降得到粉体母料，再将粉体母料、长碳链聚酰胺和抗氧剂混合并熔融挤出造粒，制得所述复合材料；粉体母料中的长碳链聚酰胺与熔融挤出造粒时加入的长碳链聚酰胺成分相同；

所述粉体母料的制备方法具体包括：

(1)将长碳链聚酰胺溶于分散液中，在20～30℃恒温水浴中以300～500r/min的速率搅拌10～16h，得乳白色溶液；

(2)将碳纳米管分散在分散液中，以300～500r/min的速率搅拌10～16h，然后水浴超声30～60min，再次搅拌3～6h，制得悬浮液；

(3)在搅拌条件下将步骤(2)所得到的悬浮液加入步骤(1)所得的溶液中，继续在300～500r/min的速率下搅拌5～10h，之后水浴超声30～60min，并再次搅拌3～6h，制得混合物；

(4)将步骤(3)所得的混合物在水中沉降，并以800～1200r/min的速度机械搅拌，多次过滤取滤料进行风干，得粉体母料。

2.根据权利要求1所述的长碳链聚酰胺/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述复合材料作为丝材用于熔融沉积成型时，并列丝材间的平均距离不大于8μm。

3.根据权利要求1或2所述的长碳链聚酰胺/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述长碳链聚酰胺选自相邻酰胺基团之间亚甲基数量大于10的聚酰胺品种。

4.根据权利要求1或2所述的长碳链聚酰胺/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述长碳链聚酰胺选自PA11，PA12，PA1010，PA1012或PA1212中的一种。

5.根据权利要求4所述的长碳链聚酰胺/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述长碳链聚酰胺选自PA12。

6.根据权利要求1或2所述的长碳链聚酰胺/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述粉体母料呈黑色粉末，包括占粉体母料质量为1～25wt％的碳纳米管，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，双壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的长碳链聚酰胺/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述碳纳米管的长度为1～50μm，所述碳纳米管的直径为1～80nm。

8.根据权利要求6所述的长碳链聚酰胺/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述碳纳米管为未改性碳纳米管，羟基改性碳纳米管，羧基改性碳纳米管或氟化碳纳米管中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的长碳链聚酰胺/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述抗氧剂选自酚类抗氧剂、胺类抗氧剂中的一种或多种。

10.根据权利要求9所述的长碳链聚酰胺/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述酚类抗氧剂选自烷基单酚抗氧剂264，2,6-二叔丁基对甲酚或受阻酚抗氧剂1010。

11.根据权利要求9所述的长碳链聚酰胺/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述胺类抗氧剂选自对苯二胺类抗氧剂4010，N-环己基-N-苯基对苯二胺或羟胺类防老剂AP。