專利名稱：澆鑄尼龍6/氧化石墨納米導(dǎo)電抑菌復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用陰離子開環(huán)聚合制備澆鑄尼龍6/氧化石墨納米導(dǎo)電抑菌復(fù) 合材料的制備方法，尤其涉及一種適用于二次成型的具有健康環(huán)保要求的尼龍6納米復(fù)合 材料。
背景技術(shù)：
石墨經(jīng)氧化后片層間含有豐富的C-OH、-C00H、環(huán)氧基等基團(tuán)，從而表現(xiàn)出較強(qiáng)的 極性，很容易吸收極性分子和極性高聚物而形成氧化石墨插層型納米復(fù)合材料和剝離型納 米復(fù)合材料。石墨本身是優(yōu)良的導(dǎo)電體，在復(fù)合材料中分散的氧化石墨片層具有巨大的徑 厚比，易形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，因此該復(fù)合材料具有低逾滲閾值和高導(dǎo)電性。而且，氧化石墨疏松 多孔，基本都是由純碳組成，它無毒，耐腐蝕，對(duì)環(huán)境無污染，具有較強(qiáng)的吸附性能，對(duì)細(xì)菌 有抑制作用。采用十六烷基三甲基溴化銨等具有抑菌作用的表面活性劑作為插層劑，更加 強(qiáng)了復(fù)合材料的抑菌效果。石墨片層對(duì)熱具有阻隔作用，復(fù)合材料的阻燃作用也是顯而易 見的。與常規(guī)復(fù)合材料相比，石墨納米復(fù)合材料的諸多性能由于納米尺寸效應(yīng)和石墨本身 的特性而具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種具有良好抑菌 性能、導(dǎo)電性能及優(yōu)良的綜合力學(xué)性能的澆鑄尼龍6/氧化石墨納米導(dǎo)電抑菌復(fù)合材料的 制備方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)澆鑄尼龍6/氧化石墨納米導(dǎo)電抑 菌復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該復(fù)合材料是由尼龍6單體經(jīng)陰離子開環(huán)聚合制得， 具體包括以下步驟(1)將0. 1 2重量份氧化石墨分散在10 100倍重量的溶劑中，超聲波分散3 10小時(shí)，得到氧化石墨膠體懸濁液；(2)將100重量份己內(nèi)酰胺加熱熔融，緩慢加入步驟(1)得到的氧化石墨懸濁液， 混合均勻后在30 100°C下減壓蒸餾1 2小時(shí)除去大部分溶劑，然后加入0. 2 1重量 份催化劑，120 160°C下減壓蒸餾15-20min除去少量溶劑和痕量水，加入0. 2 1重量份 活化劑，快速搖勻，立刻倒入150 180°C預(yù)熱好的模具中聚合20min Ih即得產(chǎn)品。所述的氧化石墨為Hummers法所制備。所述的己內(nèi)酰胺為工業(yè)級(jí)己內(nèi)酰胺。步驟⑴所述的溶劑為N，N-二甲基乙酰胺，N，N-二甲基甲酰胺或乙醇。步驟(1)所述的氧化石墨膠體懸濁液為采用Hummers法制備的氧化石墨直接在溶 劑中超聲分散制得。所述的溶劑為N，N- 二甲基乙酰胺或N，N- 二甲基甲酰胺。步驟(1)所述的氧化石墨膠體懸濁液為采用Hummers法制備的氧化石墨經(jīng)抑菌劑插層修飾后在溶劑中超聲分散制得。所述的抑菌劑為十六烷基三甲基溴化銨，氧化石墨與十六烷基三甲基溴化銨的質(zhì) 量比為1 0.5 1，所述的溶劑為乙醇。步驟⑵所述的催化劑為氫氧化鈉；所述的活化劑為甲苯2，4_ 二異腈酸酯 (TDI)。所述的氧化石墨的含量為己內(nèi)酰胺質(zhì)量的0. 1 2%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用氧化石墨的原位插層技術(shù)制備了澆鑄尼龍6納米復(fù) 合材料；一方面發(fā)揮了石墨本身的優(yōu)良導(dǎo)電性能使尼龍6基體形成了從絕緣體到半導(dǎo)體的 轉(zhuǎn)變；另一方面，利用了石墨氧化后的吸附性能以及易于插入抑菌劑，使之具有了良好的抑 菌效果，氧化石墨片層間的極性基團(tuán)與尼龍6極性分子結(jié)合牢固，不易脫嵌；再一方面利用 石墨片層的阻隔作用，達(dá)到了提高熱穩(wěn)定性和阻燃的效果。而且，材料本身保持了優(yōu)良的力 學(xué)性能，具有較好的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。上述澆鑄尼龍6/氧化石墨納米導(dǎo)電抑菌復(fù)合材料的力學(xué)性能、抑菌性能及導(dǎo)電 性能的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)見表1。表 1
性能指標(biāo)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)密度(g/cm3)ASTM D 792熔指(g/10min)ASTMD 1238拉伸強(qiáng)度(MPa)ASTM D63 8彎曲強(qiáng)度(MPa)ASTM D790缺口沖擊強(qiáng)度(KJ/m2)ASTM D256熱變形溫度(°C)ASTM D648極限氧指數(shù)(％)IS04589-1984抑菌性能Kindy-Bauer(KB)法體積電導(dǎo)率(S/cm) (r.t.)標(biāo)準(zhǔn)四電極法(試樣7x3x0.5mm3)實(shí)施例1(1)將l.Og氧化石墨分散在IOOml的N，N-二甲基乙酰胺中，超聲波分散10小時(shí)，
得到氧化石墨膠體懸濁液。(2)將IOOg己內(nèi)酰胺加熱熔融，緩慢加入上述步驟⑴得到的氧化石墨懸濁液，攪 拌均勻，在70 100°C下減壓蒸餾1 2小時(shí)除去大部分溶劑，然后加入0. 4g氫氧化鈉，160°C下減壓蒸餾20min除去少量溶劑和痕量水，加入0. 4ml甲苯2，4-二異腈酸酯，快速搖 勻，立刻倒入170 180°C預(yù)熱好的模具中聚合20min lh。所制的尼龍6/氧化石墨納米復(fù)合材料的性能見附表二。實(shí)施例2同實(shí)施例1，僅改變氧化石墨含量為2. Og, N, N- 二甲基乙酰胺溶劑為200ml。所制的澆鑄尼龍6/氧化石墨納米復(fù)合材料的性能見附表二。實(shí)施例3(1)將氧化石墨分散在10 100倍重量的蒸餾水中，超聲波分散3 10小時(shí)，得到 氧化石墨膠體懸濁液，加入在蒸餾水中溶解好的十六烷基三甲基溴化銨溶液，反應(yīng)30min， 過濾，真空干燥24h得插層修飾的氧化石墨。氧化石墨與十六烷基三甲基溴化銨的質(zhì)量比 為 1 0. 5.(2)將l.Og上述(1)得到的氧化石墨分散在IOOml無水乙醇中，超聲波分散10小 時(shí)，得到修飾的氧化石墨膠體懸濁液。(3)將IOOg己內(nèi)酰胺加熱熔融，緩慢加入上述步驟⑵得到的氧化石墨懸濁液，攪 拌均勻，在60°C下減壓蒸餾1 2小時(shí)除去大部分溶劑，然后加入0. 4g氫氧化鈉，120°C下 減壓蒸餾15min除去少量溶劑和痕量水，加入0.細(xì)1甲苯2，4-二異腈酸酯(TDI)，快速搖 勻，立刻倒入170 180°C預(yù)熱好的模具中聚合20min lh。所制的澆鑄尼龍6/氧化石墨納米復(fù)合材料的性能見附表二。實(shí)施例4同實(shí)施例3，僅改變氧化石墨含量為2. 0g，無水乙醇為200ml。所制的澆鑄尼龍6/氧化石墨納米復(fù)合材料的性能見表2為了考察本發(fā)明制備的尼龍6/氧化石墨納米復(fù)合材料的力學(xué)性能、抑菌性能、阻 燃性能及導(dǎo)電性能的效果，將上述實(shí)施案例所制得的復(fù)合材料進(jìn)行力學(xué)性能、阻燃性能和 導(dǎo)電性能測(cè)試。詳見表2。表權(quán)利要求
1.澆鑄尼龍6/氧化石墨納米導(dǎo)電抑菌復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該復(fù)合材料 是由尼龍6單體經(jīng)陰離子開環(huán)聚合制得，具體包括以下步驟(1)將0.1 2重量份氧化石墨分散在10 100倍重量的溶劑中，超聲波分散3 10 小時(shí)，得到氧化石墨膠體懸濁液；(2)將100重量份己內(nèi)酰胺加熱熔融，緩慢加入步驟(1)得到的氧化石墨懸濁液，混合 均勻后在30 100°C下減壓蒸餾1 2小時(shí)除去大部分溶劑，然后加入0. 2 1重量份催 化劑，120 160°C下減壓蒸餾15-20min除去少量溶劑和痕量水，加入0. 2 1重量份活化 劑，快速搖勻，立刻倒入150 180°C預(yù)熱好的模具中聚合20min Ih即得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的澆鑄尼龍6/氧化石墨納米導(dǎo)電抑菌復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于，所述的氧化石墨為Hummers法所制備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的澆鑄尼龍6/氧化石墨納米導(dǎo)電抑菌復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于，所述的己內(nèi)酰胺為工業(yè)級(jí)己內(nèi)酰胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的澆鑄尼龍6/氧化石墨納米導(dǎo)電抑菌復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于，步驟⑴所述的溶劑為N，N-二甲基乙酰胺，N，N-二甲基甲酰胺或乙醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的澆鑄尼龍6/氧化石墨納米導(dǎo)電抑菌復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于，步驟(1)所述的氧化石墨膠體懸濁液為采用Hummers法制備的氧化石墨直接在 溶劑中超聲分散制得。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的澆鑄尼龍6/氧化石墨納米導(dǎo)電抑菌復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于，所述的溶劑為N，N- 二甲基乙酰胺或N，N- 二甲基甲酰胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的澆鑄尼龍6/氧化石墨納米導(dǎo)電抑菌復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于，步驟(1)所述的氧化石墨膠體懸濁液為采用Hummers法制備的氧化石墨經(jīng)抑菌 劑插層修飾后在溶劑中超聲分散制得。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的澆鑄尼龍6/氧化石墨納米導(dǎo)電抑菌復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于，所述的抑菌劑為十六烷基三甲基溴化銨，氧化石墨與十六烷基三甲基溴化銨的 質(zhì)量比為1 0.5 1，所述的溶劑為乙醇。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的澆鑄尼龍6/氧化石墨納米導(dǎo)電抑菌復(fù)合材料的制備方法， 其特征在于，步驟( 所述的催化劑為氫氧化鈉；所述的活化劑為甲苯2，4-二異腈酸酯 (TDI)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的澆鑄尼龍6/氧化石墨納米導(dǎo)電抑菌復(fù)合材料的制備方法， 其特征在于，所述的氧化石墨的含量為己內(nèi)酰胺質(zhì)量的0. 1 2%。
全文摘要
本發(fā)明涉及澆鑄尼龍6/氧化石墨納米導(dǎo)電抑菌復(fù)合材料的制備方法，該方法采用抑菌劑作為氧化石墨的插層劑，己內(nèi)酰胺陰離子開環(huán)聚合制備得澆鑄尼龍6/氧化石墨納米復(fù)合材料。采用本方法使氧化石墨片層容易剝離，提高了氧化石墨片層在聚合物基體中的分散均勻性，所得復(fù)合材料具有較好的機(jī)械性能和良好的導(dǎo)電抑菌效果。本發(fā)明方法工藝操作簡(jiǎn)單，獲得的復(fù)合材料具有良好的加工性能，添加劑氧化石墨對(duì)環(huán)境無污染，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。
文檔編號(hào)H01B1/24GK102108123SQ20091020065
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者劉燕, 楊桂生 申請(qǐng)人:上海杰事杰新材料(集團(tuán))股份有限公司