專利名稱：一種聚苯醚/尼龍/碳納米管復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種塑料合金領(lǐng)域，具體指一種聚苯醚/尼龍/碳納米管復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚苯醚又名聚亞苯基氧，簡(jiǎn)稱PPO或PPE。聚苯醚具有一系列優(yōu)異的性能，主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面:1.比重小，線膨脹系數(shù)小，無(wú)毒。2.材料剛性較強(qiáng)，耐磨性好，摩擦系數(shù)低，硬而堅(jiān)韌，機(jī)械強(qiáng)度高及尺寸穩(wěn)定性好，制品成型收縮率低。3.化學(xué)性能優(yōu)良，吸濕性低。
4.耐熱性好，熱變形溫度達(dá)190°C，玻璃化溫度210°C，分解溫度高達(dá)350°C以上。5.阻燃性優(yōu)異，具有自熄性，只需加入少量的阻燃劑即可達(dá)到UL94V-0級(jí)。6.電性能十分穩(wěn)定，在較寬的溫度及頻率范圍內(nèi)均能保持良好的電性能。雖然聚苯醚具有很多優(yōu)良的性能，但同時(shí)也存在一些缺點(diǎn)，如它的耐有機(jī)溶劑性差、在酮類、酯類溶劑中制品容易發(fā)生應(yīng)力開裂、抗氧性不好，純聚苯醚樹脂的缺口沖擊強(qiáng)度與其它工程塑料相比并不算高。另外聚苯醚存在一個(gè)致命的弱點(diǎn)，即熔體粘度高，熔體流動(dòng)性極差，加工成型性差，需要在300°C高溫加工，這些條件限制了聚苯醚的應(yīng)用。為了滿足多種用途的需要，聚苯醚通常與其它塑料共混改性形成工程塑料合金(簡(jiǎn)稱ΜΡΡ0)使用，將通用工程塑料高性能化。MPPO是目前工程塑料領(lǐng)域最典型與用量最大的工程塑料合金品種。其中，聚苯醚/尼龍合金是發(fā)展最快、品種最多的聚苯醚合金之一。尼龍又名聚酰胺，簡(jiǎn)稱PA，是一種性能優(yōu)異的工程塑料，由于它的高結(jié)晶度使其具有耐溶劑性好、力學(xué)強(qiáng)度高、易加工等優(yōu)點(diǎn)。但其沖擊強(qiáng)度低、耐熱性較差，韌性也不理想。現(xiàn)有技術(shù)針對(duì)這些問題做了各種研發(fā)，用以改善材料強(qiáng)度和韌性。但是人們發(fā)現(xiàn)，材料的強(qiáng)度和模量很難同時(shí)提高，總是顧此失彼，使得使尼龍/聚苯醚合金的應(yīng)用受到一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種能同時(shí)改善材料力學(xué)強(qiáng)度和模量的高性能聚苯醚/尼龍/碳納米管復(fù)合材料。本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種能同時(shí)改善材料力學(xué)強(qiáng)度和模量的的高性能聚苯醚/尼龍/碳納米管復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明解決上述第一個(gè)技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:該聚苯醚/尼龍/碳納米管復(fù)合材料，其特征在于包括下述質(zhì)量組成:
聚苯醚43-50%
尼龍35-40%
碳納米管 0.4-1.5%
增容劑9.5-20%
抗氧劑0.1-0.5%
上述碳納米管可以選用現(xiàn)有技術(shù)中的任意一種，較好的，所述的碳納米管的直徑為20±5nm,長(zhǎng)度為I 10 μ m。該規(guī)格的碳納米管與其它兩種物質(zhì)相容性更好,增韌效果也更好。更好的，所述的碳納米管的為經(jīng)氨基化處理的碳納米管；所述氨基化處理的方法如下:首先，將IOOmg碳納米管、4 6g氫氧化鉀和80 120mL乙醇超聲波分散25 35min后加熱回流攪拌反應(yīng)7 9h，過濾反應(yīng)產(chǎn)物；將過濾得到的反應(yīng)產(chǎn)物用乙醇洗滌2 5次后再用去離子水洗滌至濾液呈中性，置于真空烘箱中在70 90°C下減壓干燥12h，干燥后得到羥基化碳納米管；然后,將50mg輕基化碳納米管與40 60mL甲苯混和后超聲波分散25 35min,然后邊攪拌邊加熱到70 90°C，并以4 6ml/min的速度滴加2 5ml濃度為4 6wt%的氨基硅烷的甲苯溶液，恒溫反應(yīng)7 9h后，過濾出反應(yīng)液，然后依次用甲苯、無(wú)水乙醇和去離子水分別洗滌3次，最后干燥得到氨基化碳納米管。上述各方案中的增容劑可以選用現(xiàn)有技術(shù)中的任意一種，較好的，所述的增容劑為聚苯醚與馬來(lái)酸酐的接枝共聚物，接枝率為1.0-1.5wt%。該增容劑能有進(jìn)一步增加PPO和PA的相容性，使制得的合金性能穩(wěn)定性好。作為優(yōu)選，所述的抗氧劑為質(zhì)量比2 4:1的多酚抗氧劑1010與亞磷酸酯抗氧劑168的混合物。上述聚苯醚/尼龍/碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括下述步驟:將質(zhì)量百分比為43-50%聚苯醚、35-40%尼龍、0.4-1.5%碳納米管、9.5-20%增容劑和0.1-0.5%抗氧劑在高速混合機(jī)中攪拌5-10min后，加入到轉(zhuǎn)矩流變儀中進(jìn)行熔融共混，反應(yīng)溫度為230-250°C、轉(zhuǎn)速為50-70rpmin，反應(yīng)時(shí)間為10_15min，即可得黑色有金屬光澤的塊狀聚苯醚/尼龍/碳納米管復(fù)合材料。較好的，所述的聚苯醚為聚2，6- 二甲基聚亞苯基氧，是由2，6-二甲基苯酹在銅-銨催化劑的作用下與氧氣進(jìn)行氧化縮合反應(yīng)而得到的非極性線性聚合物，是分子主鏈.CH3
中含有
權(quán)利要求
1.一種聚苯醚/尼龍/碳納米管復(fù)合材料，其特征在于包括下述質(zhì)量組成:聚苯醚43-50%尼龍35-40%碳納米管 0.4-1.5%增容劑9.5-20%抗氧劑0.1-0.5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯醚/尼龍/碳納米管復(fù)合材料，其特征在于:所述的碳納米管的直徑為20±5nm，長(zhǎng)度為I 10 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚苯醚/尼龍/碳納米管復(fù)合材料，其特征在于:所述的碳納米管的為經(jīng)氨基化處理的碳納米管；所述氨基化處理的方法如下: 首先，將IOOmg碳納米管、4 6g氫氧化鉀和80 120mL乙醇超聲波分散25 35min后加熱回流攪拌反應(yīng)7 9h，過濾反應(yīng)產(chǎn)物；將過濾得到的反應(yīng)產(chǎn)物用乙醇洗滌2 5次后再用去離子水洗滌至濾液呈中性，置于真空烘箱中在70 90°C下減壓干燥10 14h，干燥后得到羥基化碳納米管； 然后，將50mg輕基化碳納米管與40 60mL甲苯混和后超聲波分散25 35min,然后邊攪拌邊加熱到70 90°C，并以4 6ml/min的速度滴加2 5ml濃度為4 6wt%的氨基硅烷的甲苯溶 液，恒溫反應(yīng)7 9h后，過濾出反應(yīng)液，然后依次用甲苯、無(wú)水乙醇和去離子水分別洗滌3次，最后干燥得到氨基化碳納米管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一權(quán)利要求所述的聚苯醚/尼龍/碳納米管復(fù)合材料，其特征在于:所述的增容劑為聚苯醚與馬來(lái)酸酐的接枝共聚物，接枝率為1.0-1.5wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一權(quán)利要求所述的聚苯醚/尼龍/碳納米管復(fù)合材料，其特征在于:所述的抗氧劑為質(zhì)量比2 4:1的多酚抗氧劑1010與亞磷酸酯抗氧劑168的混合物。
6.如權(quán)利要求1所述的聚苯醚/尼龍/碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括下述步驟: 將質(zhì)量百分比為43-50%聚苯醚、35-40%尼龍、0.4-1.5%碳納米管、9.5-20%增容劑和0.1-0.5%抗氧劑在高速混合機(jī)中攪拌5-10min后，加入到轉(zhuǎn)矩流變儀中進(jìn)行熔融共混，反應(yīng)溫度為230-250°C、轉(zhuǎn)速為50-70rpmin，反應(yīng)時(shí)間為10_15min，即可得黑色有金屬光澤的塊狀聚苯醚/尼龍/碳納米管復(fù)合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述的聚苯醚為聚2，6-二甲基聚亞苯基氧，是由2，6-二甲基苯酚在銅-銨催化劑的作用下與氧氣進(jìn)行氧化縮合反應(yīng)而得到的非聲極性線性聚合物，是分子主鏈中含有一鏈節(jié)的熱塑性工程塑料。 'CH-,
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚苯醚/尼龍/碳納米管復(fù)合材料，其特征在于:所述的尼龍為聚酰胺6。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種聚苯醚/尼龍/碳納米管復(fù)合材料及制備方法，其特征在于包括下述質(zhì)量組成本發(fā)明所提供的聚苯醚/尼龍/碳納米管復(fù)合材料充分利用了碳納米管具有高的長(zhǎng)徑比、大的比表面積以及極性處理后對(duì)聚合物的親和力好等特性，將其引入到合金中大幅度提高復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱性能，制備的材料附加值高，并拓展了聚苯醚/尼龍合金在更高端領(lǐng)域的應(yīng)用，滿足在電子電氣、航空航天、國(guó)防軍事等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅懿牧系男枨蟆?br> 文檔編號(hào)C08L77/02GK103173000SQ20131010154
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者陳奇立, 吳煜, 李俊 申請(qǐng)人:寧波福天新材料科技有限公司