[发明专利]一种采用碳纳米管增强改性的尼龙材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种采用碳纳米管增强改性的尼龙材料及其制备方法，包括尼龙6树脂、玻璃纤维、碳纳米管、丁腈橡胶、硅烷偶联剂、热稳定剂、防老剂、润滑剂、分散剂及相容剂；制备时先将各原料混合后加入双螺杆挤出机中剪切混炼并干燥制得尼龙材料。本发明的尼龙材料通过碳纳米管和玻璃纤维的双重增强，进而能够使得其缺口冲击强度(23℃)达到38‑40KJ/m²，拉伸强度达到220‑230MPa，弯曲强度能够达到280‑330MPa，弯曲模量达到8700‑12530MPa，断裂伸长率达到1.6‑2.1％，机械性能优；同时，其制备方法简单，能够批量化生产。

技术领域

本发明属于尼龙材料领域，尤其涉及一种采用碳纳米管增强改性的尼龙材料及其制备方法。

背景技术

尼龙6又名PA6，是半透明或不透明乳白色粒子，PA6不仅拉伸强度高、冲击性能优而且热变形温度高、耐热、摩擦系数低，耐磨损、自润滑、耐油、耐化学性能优，而且特别是适于用玻纤或其他材料填充增强改性，提升材料性能和档次，满足最终部件需求。

然而现有的尼龙6材料在采用玻璃纤维进行增强时，由于尼龙6复合材料属于高结晶材料，容易在制造时产生内应力，且由于玻璃纤维的各向异性，容易导致玻璃纤维增强尼龙6制品后翘曲现象严重，进而限制了玻璃纤维增强尼龙6复合材料的应用。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种采用碳纳米管增强改性的尼龙材料，该尼龙材料机械性能高，且能有效缓解翘曲现象。

技术方案：本发明采用碳纳米管增强改性的尼龙材料，按重量份数包括如下原料：尼龙6树脂35-46份、玻璃纤维23-34份、碳纳米管18-26份、丁腈橡胶8-15份、硅烷偶联剂5-11份、热稳定剂3-8份、防老剂5-10份、润滑剂6-13份、分散剂2-6份及相容剂1-5份。

本发明再玻璃纤维增强的基础上采用碳纳米管增强尼龙材料，且结合硅烷偶联剂，能够使得碳纳米管有效分散于尼龙基体上，一方面有效缓解了因玻璃纤维的加入导致的翘曲现象，另一方面减少了碳纳米管的团聚，降低了由于碳纳米管的团聚造成的对尼龙材料局部机械强度的劣化影响。优选的，本发明采用的硅烷偶联剂可包括乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷。

优选的，本发明采用的热稳定剂按重量份数可包括如下原料：钙锌热稳定剂30-42份、环氧甲酯3-7份及环氧大豆油0.8-2.5份。

优选的，本发明采用的防老剂可包括重量份数比为1:1-2的N-苯基-β-萘胺及N-苯基-N`-环己基对苯二胺。

优选的，本发明采用的润滑剂可为石蜡或聚乙烯蜡。

优选的，本发明采用的分散剂可为十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物或聚丙烯酰胺。

优选的，本发明采用的相容剂可为马来酸酐接枝苯乙烯类共聚物、马来酸酐接枝烯烃类共聚物或马来酸酐接枝聚烯烃。

本发明制备上述尼龙材料的方法，包括如下步骤：

(1)将尼龙6树脂、玻璃纤维、碳纳米管和硅烷偶联剂混炼后，加入丁腈橡胶、热稳定剂、防老剂、润滑剂、分散剂及相容剂混合均匀，制得混合物料；

(2)将混合物料加入双螺杆挤出机中，在240-280℃条件下剪切混炼并干燥，制得尼龙材料。

进一步说，上述制备时所采用的干燥是在120-130℃条件下干燥3-4h。

有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：该尼龙材料通过碳纳米管和玻璃纤维的双重增强，进而能够使得其缺口冲击强度(23℃)达到38-40KJ/m²，拉伸强度达到220-230MPa，弯曲强度能够达到280-330MPa，弯曲模量达到8700-12530MPa，断裂伸长率达到1.6-2.1％，机械性能优；同时，其制备方法简单，能够批量化生产。