一种新型聚合物复合材料的制备方法
【专利摘要】本发明提供一种新型聚合物复合材料的制备方法，本发明利用玻璃纤维表面的正电荷与酸化碳纳米管之间的静电作用，将碳纳米管包覆到玻璃纤维表面，制备玻璃纤维-碳纳米管（GF-MWCNTs）的三维结构增强体。根据碳纳米管类型、溶液pH值、碳纳米管浓度等因素对GF-MWCNTs三维结构增强体形态及结构的影响进一步将三维结构增强体与高分子聚合物混合得到最终的复合材料，进一步应用在轻质高强聚合物材料中。本发明借助三维结构，增大与基体作用的面积，而大大增强与树脂基体的界面结合，实现良好的应力传递，获得高性能的聚合物纳米复合材料。
【专利说明】一种新型聚合物复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学领域，特别涉及一种新型聚合物复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]聚合物复合材料作为最重要的轻质高强材料，在汽车工业中的应用成为汽车轻量化和节能减排的重要途径。面对我国汽车工业的高速发展和广阔的市场，聚合物复合材料的发展至关重要，其用量成为衡量一个国家汽车工业先进性的重要标志，对我们的环境保护和能源的节约将起到重要作用。
[0003]聚合物复合材料在汽车和飞机上的应用范围正在由内饰件向结构件扩展，但同时也存在诸多问题:随着对材料要求的不断提高，传统的聚合物复合材料的性能有待进一步提高，一些要求耐高温、高刚性的部件仍采用金属材料，这都是限制聚合物复合材料应用的瓶颈问题。纳米技术对传统产业的渗透、改造与挑战是科学发展的必然，纳米技术的发展为新型增强聚合物的制备提供了新的机遇，也为传统聚合物的高性能化和功能化提供了新的有效途径。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种新型聚合物复合材料的制备方法，该聚合物复合材料具有更好的应力传递和增强效果。
[0005]为达到以上目的采用以下技术方案:
本发明利用玻璃纤维表面的正电荷与酸化碳纳米管之间的静电作用，将碳纳米管包覆到玻璃纤维表面，制备玻璃纤维-碳纳米管(GF-MWCNTs)的三维结构增强体。根据碳纳米管类型、溶液PH值、碳纳米管浓度等因素对GF-MWCNTs三维结构增强体形态及结构的影响进一步将三维结构增强体与高分子聚合物混合得到最终的复合材料，进一步应用在轻质高强聚合物材料中。
[0006]本发明所述的将碳纳米管直接包覆在氨化玻璃纤维表面，制备GF-MWCNTs的复合增强体。复合工艺所采用的条件为pH=3，Cox-MWCNTs=2g/L，长而柔性的MWCNTs在GF表面形成均匀、致密的包覆层。
[0007]本发明的有益效果在于:
本发明借助三维结构，增大与基体作用的面积，而大大增强与树脂基体的界面结合，实现良好的应力传递，获得高性能的聚合物纳米复合材料，可望在汽车的结构件中获得应用，碳材料还赋予传统增强材料良好的导电性能，可激发和实现其更宽范围内的功能化应用，在汽车的燃油系统等部件显示出巨大的应用前景。
【具体实施方式】
[0008]以下结合具体实施例对本发明进行进一步阐述:
(I)碳纳米管酸化处理: 将碳纳米管(MWCNTs)加入适量的混酸(VH2S04:VHN03=3:1)中超声分散Ih后于70°C下继续酸化4h，酸化结束后用去离子水反复冲洗、抽滤，经冷冻干燥后得到功能化碳纳米管。
[0009](2)玻璃纤维静电复合碳纳米管的制备:
通过搅拌、超声等方式配置分散良好的ox-MWCNTs悬浮液,调节碳纳米管溶液pH值到3、Cox-MWCNTs=2g/L。将GF加入到ox-MWCNTs悬浮液中，搅拌20min后去掉上层液体，并用大量去离子水清洗以除去未复合的纳米颗粒，得到的ox-MWCNTs与GF的复合增强体放入烘箱中在80 °C下复合增强体干燥12 h后备用(记为GF-MWCNTs)。
[0010](3)根据碳纳米管类型、溶液pH值、碳纳米管浓度等因素对GF-MWCNTs三维结构增强体形态及结构的影响进一步将三维结构增强体与高分子聚合物混合得到最终的复合材料，进一步应用在轻质高强聚合物材料中。
[0011]具体实施例1:
PA6/GF、PA6/GF-MWCNTs (95/5 wt%)复合材料的制备过程:120°C条件下，PA6粒子鼓风干燥4h,混合0.15?0.2 wt%主副抗氧剂后加入Haake转矩流变仪中，240 °C >60 rpm条件下塑化5 min ;待PA6完全塑化后再将GF或制备的GF-MWCNTs复合增强体加入熔体中，继续混合5 min后取样得到复合材料。为防止PA6吸水，取样后立即使用铝箔进行密封。样品于240°C模压成80mmX80mmX Imm的板材，切割成哑铃型样条并封装在铝箔中用于复合材料性能的测试。
[0012]具体实施例2:
PA66/ GF、PA66/GF-MWCNTs (75/25 wt%)复合材料的制备过程:120°C条件下，PA66 粒子、PA66/CNT母粒鼓风干燥4h，混合0.15^0.2 wt%主副抗氧剂，通过改变母粒含量调节复合材料中碳纳米管最终含量，在Haake转矩流变仪中，265 °C >60 rpm条件下塑化5 min ;待塑化完全后再将GF或制备的GF-MWCNTs加入熔体中，继续混合5 min后取样得到复合材料。为防止PA66吸水,取样后立即使用招箔进行密封。样品于265°C模压成80mmX80mmX Imm的板材，用于复合材料导电性能的测试。
【权利要求】
1.一种新型聚合物复合材料的制备方法，其特征在于:本发明利用玻璃纤维表面的正电荷与酸化碳纳米管之间的静电作用，将碳纳米管包覆到玻璃纤维表面，制备玻璃纤维-碳纳米管(GF-MWCNTs)的三维结构增强体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:根据碳纳米管类型、溶液PH值、碳纳米管浓度等因素对GF-MWCNTs三维结构增强体形态及结构的影响进一步将三维结构增强体与高分子聚合物混合得到最终的复合材料，进一步应用在轻质高强聚合物材料中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:本发明所述的将碳纳米管直接包覆在氨化玻璃纤维表面，制备GF-MWCNTs的复合增强体。
4.复合工艺所采用的条件为pH=3，Cox-MWCNTs=2g/L。
【文档编号】C08L77/02GK104448797SQ201310428254
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月20日 优先权日:2013年9月20日
【发明者】朱凌嘉 申请人:朱凌嘉