[发明专利]一种由聚丙烯、尼龙6和氧化石墨烯组成的高性能复合材料及其制备方法

摘要

一种由聚丙烯(PP)、尼龙6(PA6)和氧化石墨烯（GO）组成的高性能复合材料的制备方法，以鳞片石墨为原料，采用改进的Hummers法制备氧化石墨，超声剥离得到氧化石墨烯，然后将氧化石墨烯进行表面改性。先把PA6接枝到氧化石墨烯上得到氧化石墨烯接枝尼龙6（GO-g-PA6），再接枝聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH）得到氧化石墨烯接枝PA6-g-PP（GO-g-PA6-g-PP）。最后在PP/PA6中加入GO-g-PA6-g-PP作为增溶剂进行高剪切熔融共混制备聚丙烯/尼龙6/氧化石墨烯（PP/PA6/GO）纳米复合材料。采用静态力学测试方法研究发现加入0.5%wt的表面改性的氧化石墨烯制备的复合材料性在拉伸强度、弯曲强度分别提升了62.1%和50.5%。通过对扫描电子显微镜（SEM）照片观察分析还发现表面改性的氧化石墨烯对聚丙烯/尼龙6（PP/PA6）两相具有增容作用。

主权项

 一种由聚丙烯、尼龙6和氧化石墨烯组成的高性能复合材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：（1）用稀盐酸清洗鳞片石墨，过滤，用蒸馏水洗至中性，100℃下真空干燥，再将硝酸钠加入到强酸中，向其中添加清洗过的鳞片石墨，搅拌至混合均匀后，在冰水浴中搅拌并缓慢加入氧化剂，随后将体系加热至40℃，搅拌反应6‑8 h；然后在缓慢连续加入蒸馏水反应的同时，将体系升温至70℃，然后加入双氧水中和未反应的氧化剂，反应停止后将反应液趁热抽滤；对该初产物加蒸馏水离心洗涤若干次至体系pH值为7，得到纯净的GO母液，最后将GO母液中加入一定量的十二烷基苯磺酸钠，超声，得到均匀分散的GO溶胶；（2）采用GO与PA6反应制备GO‑g‑PA6，即利用GO表面羧基和环氧基与PA6端氨基反应将PA6接枝到GO表面；（3）采用GO‑g‑PA6与PP‑g‑MAH反应制备GO‑g‑PA6‑g‑PP；（4）将PP、PA6和GO在80℃真空干燥，消除物理吸附水，再将PP、PA6以步骤（3）中所制备的GO‑g‑PA6‑g‑PP为增溶剂进行高剪切熔融共混方法制备出PP/PA6/GO；（5）将PP、PA6与PP‑g‑MAH在密炼机中机械混合，密炼机密炼温度设为230℃，得PP/PA6/GO对比产物；（6）将步骤（4）中制备的PP/PA6/GO和步骤（5）中制备的PP/PA6/GO对比产物，迅速放入模压模具中，并将模具迅速放入平板硫化机中，将平板硫化机压强设为25 Mpa，得PP/PA6/GO高性能纳米复合材料。