一种碳纳米管改性尼龙管材的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及尼龙管材技术领域，尤其涉及一种碳纳米管改性尼龙管材。
【背景技术】
[0002]尼龙是分子主链上含有重复酰胺基团的热塑性树脂总称，其命名由合成单体具体的碳原子数而定，其具有优越的机械强度、刚度、韧度、机械减震性和耐磨性，目前已逐渐代替金属和热固性材料广泛应用于汽车零部件中。随着汽车微型化的发展，汽车的某些零部件越来越小，配件也越来越密集，从而限制了空气的流通，这样就造成汽车产生的热量很难及时排出，势必会造成某些零部件的温度升高，这就对所用尼龙材料的耐热性能提出了更高的要求。目前，单纯的尼龙材料已不能完全满足社会的需要，往往需要添加改性剂对其进行改性，其中，无机材料是尼龙常用的改性剂，但是无机材料与尼龙之间的界面结合力较低，将无机材料添加到尼龙中后，往往会降低所得复合材料的抗冲击性，同时尼龙作为有机材料，同样存在阻燃性不是很好的缺陷，从而限制了尼龙管材的应用。
【发明内容】
[0003]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种碳纳米管改性尼龙管材，其强度高，耐热性和阻燃性好，抗冲击性能优异，用其制成的尼龙管使用寿命长。
[0004]本发明提出的一种碳纳米管改性尼龙管材，其原料按重量份包括以下组分:尼龙6100份、聚苯醚20-35份、聚丙烯10-35份、马来酸酐接枝聚丙烯35-50份、马来酸酐接枝聚苯醚5-15份、改性碳纳米管15-30份、钛酸钾晶须10-18份、碳化硅晶须1 _5份、改性絹云母3_10份、埃洛石2-10份、氮化铝3-10份、氮化硼2-8份、碱式碳酸锌纳米纤维2-10份、纳米碳纤维3-10份、蒙脱土 2-10份、硼酸酯偶联剂3-8份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵2-5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1-3.5份、双酚A-双(二苯基磷酸酯)3-12份、聚氨丙基苯基倍半硅氧烷1-8份、氯化螺环磷酸酯5-12份、润滑剂1-2.5份、抗氧剂1-3份。
[0005]优选地，其原料中，尼龙6、聚苯醚、聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚苯醚的重量比为 100: 26-33: 19-30: 40-47: 8-14。
[0006]优选地，其原料按重量份包括以下组分:尼龙6100份、聚苯醚30-32份、聚丙烯22-26份、马来酸酐接枝聚丙烯42-45份、马来酸酐接枝聚苯醚12-13份、改性碳纳米管21-26份、钛酸钾晶须12-16份、碳化硅晶须3.2-4份、改性絹云母5.8_7份、埃洛石5.6-6.5份、氮化铝5.8-6.5份、氮化硼4-6份、碱式碳酸锌纳米纤维8-8.6份、纳米碳纤维5-6份、蒙脱土 7-8份、硼酸酯偶联剂6-6.5份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵3.2-4份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1.8-2.7份、双酚A-双(二苯基磷酸酯)8-11份、聚氨丙基苯基倍半硅氧烷5.3-6份、氯化螺环磷酸酯8-10份、润滑剂1.6-2.1份、抗氧剂1.9-2.6份。
[0007]优选地，其原料按重量份包括以下组分:尼龙6100份、聚苯醚31份、聚丙烯25份、马来酸酐接枝聚丙烯43份、马来酸酐接枝聚苯醚12.6份、改性碳纳米管23份、钛酸钾晶须15份、碳化硅晶须3.8份、改性絹云母6.2份、埃洛石6.3份、氮化铝6份、氮化硼5.2份、碱式碳酸锌纳米纤维8.2份、纳米碳纤维5.5份、蒙脱土7.3份、硼酸酯偶联剂6.2份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵3.6份、聚二甲基二烯丙基氯化铵2份、双酚A-双(二苯基磷酸酯)10份、聚氨丙基苯基倍半硅氧烷5.5份、氯化螺环磷酸酯8.6份、润滑剂2份、抗氧剂2.5份。
[0008]优选地，所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备:按重量份将1-2份碳纳米管、1-2份对氨基苯甲酸和120-150份多聚磷酸混合均匀，超声20-35min，通入氮气后升温至100-120°C，搅拌l_2h，然后加入10-20份五氧化二磷，搅拌反应10-25h，反应结束后经过滤、洗涤、索氏提取、干燥得到酸化碳纳米管；按重量份将5-15份酸化碳纳米管加入100份二甲苯中，混合均匀后通入氮气，然后加入2-5份异佛尔酮二异氰酸酯，超声20-35min，加入0.01-0.05份辛酸亚锡，回流反应5-10h，然后加入20-35份质量分数为40-45%的已内酰胺二甲苯溶液，回流反应1-2.5h，反应结束后经离心、洗涤、干燥得到所述改性碳纳米管。
[0009]优选地，所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备:按重量份将1.3份碳纳米管、1.6份对氨基苯甲酸和140份多聚磷酸混合均匀，超声30min，通入氮气后升温至110°C，搅拌1.6h，然后加入18份五氧化二磷，搅拌反应21h，反应结束后经过滤、洗涤、索氏提取、干燥得到酸化碳纳米管；按重量份将12份酸化碳纳米管加入100份二甲苯中，混合均匀后通入氮气，然后加入3.2份异佛尔酮二异氰酸酯，超声30min，加入0.03份辛酸亚锡，回流反应8h，然后加入30份质量分数为42 %的已内酰胺二甲苯溶液，回流反应2.lh，反应结束后经离心、洗涤、干燥得到所述改性碳纳米管;改性碳纳米管的制备过程中，选择了多聚磷酸和五氧化二磷弱酸体系对碳纳米管进行酸化，并添加了对氨基苯甲酸，从而在碳纳米管的表面接枝了氨基基团，提高了其在体系中的分散性，且得到的酸化碳纳米管结构保持完整，管壁光滑，之后加入异佛尔酮二异氰酸酯后，通过控制反应的条件，使酸化碳纳米管与异佛尔酮二异氰酸酯发生了反应，在碳纳米管的表面引入了异佛尔酮二异氰酸酯，加入已内酰胺后，己内酰胺与碳纳米管表面的异氰酸根和氨基发生了反应，从而将异佛尔酮二异氰酸酯、已内酰胺、对氨基苯甲酸引入到了碳纳米管中，加入体系中后，因含有已内酰胺，与体系的相容性好，再加上其中的氨基可以与尼龙形成化学键，能形成良好的界面作用，从而使改性碳纳米管在体系中分散均匀，且被包覆在体系中，阻碍了管材的早期分解，提高了管材的热稳定性，同时改善了管材的耐水性和机械强度。
[0010]优选地，所述润滑剂为庚二酸钙、硅酮、石蜡、聚乙烯蜡、庚二酸锌、硬脂酸钙中的一种或者多种的混合物。
[00?1 ]优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂10 76、抗氧剂1098、抗氧剂42 5、抗氧剂2246、抗氧剂264中的一种或者多种的混合物。
[0012]本发明所述碳纳米管改性尼龙管材可以按照常规的尼龙复合材料制备工艺制备
ΟΤΙ D
[0013]本发明碳纳米管改性尼龙管材中，以尼龙为主料，赋予管材优异的强度、刚性和耐磨性;加入了适量的聚苯醚和聚丙烯对其进行改性，并配合添加了马来酸酐接枝聚丙烯和马来酸酐接枝聚苯醚进行增容，其中马来酸酐接枝聚丙烯可以与尼龙6中的端氨基发生反应，生成接枝聚合物，从而起到增容的作用，与马来酸酐接枝聚苯醚配合后，改善了聚苯醚、聚丙烯与尼龙6的界面结合能力，相容性好，其中，聚苯醚分子链中含有大量的苯环结构，分子链刚性强，机械强度高，具有较高的硬度和韧性，耐蠕变性优良，尺寸稳定性好，在体系中与聚丙烯配合后，在体系中形成了大量的突起，在管材受到冲击时能承受冲击能量，改善了管材的冲击性能，同时提高了管材的拉伸强度，克服了尼龙材料耐热性和易吸湿的缺陷；纳米碳纤维具有质轻、拉伸强度高，耐腐蚀性好的特点，加入体系中，与改性碳纳米管、钛酸钾晶须、碳化硅晶须、改性絹云母、埃洛石、氮化铝、氮化硼、碱式碳酸锌纳米纤维和蒙脱土配合加入体系中，在硼酸酯偶联剂、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和聚二甲基二烯丙基氯化铵的辅助下，分散性好，提高了管材的紫外屏蔽性能，同时改善了管材的阻燃性能，且硼酸酯偶联剂、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和聚二甲基二烯丙基氯化铵在体系中与有机大分子链产生了一定的缠绕作用，改善了管材的冲击强度和弯曲应变能力;氯化螺环磷酸酯具有难燃、易自熄、不产生浓烟和熔滴等特性，且对环境无污染，加入体系中后双酚A-双(二苯基磷酸酯)和聚氨丙基苯基倍半硅氧烷具有协同作用，大幅度降低了管材的热释放速率，克服了管材燃烧时熔融淌滴的现象，与体系中的改性碳纳米管、碳化硅晶须、改性絹云母、埃洛石、氮化铝、氮化硼、蒙脱土协同，在保持管材力学性能的同时，提高了管材的阻燃性和耐热性，并起到了抑烟的效果，提高了管材的热稳定性;埃洛石为纳米管状结构，加入体系中，体系中的尼龙分子链能够通过其纳米管内的通道，形成空间网状结构，与改性碳纳米管、钛酸钾晶须、碳化硅晶须、改性絹云母、埃洛石、氮化铝、氮化硼、碱式碳酸锌纳米纤维、纳米碳纤维、蒙脱土配合，具有异相成核的作用，加快了尼龙的结晶速率，提高了尼龙的成核率，增加了体系的密度，同时提高了体系的热导率，改善了本发明的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、热变形温度、抗蠕变性和抗紫外线性。
【具体实施方式】
[0014]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0015]实施例1
[0016]本发明提出的一种碳纳米管改性尼龙管材，其原料按重量份包括以下组分:尼龙6100份、聚苯醚20份、聚丙烯35份、马来酸酐接枝聚丙烯35份、马来酸酐接枝聚苯醚15份、改性碳纳米管15份、钛酸钾晶须18份、碳化硅晶须1份、改性絹云母10份、埃洛石2份、氮化铝10份、氮化硼2份、碱式碳酸锌纳米纤维2份、纳米碳纤维10份、蒙脱土 2份、硼酸酯偶联剂3份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1份、双酚A-双(二苯基磷酸酯)12份、聚氨丙基苯基倍半硅氧烷1份、氯化螺环磷酸酯12份、润滑剂1份、抗氧剂3份。
[0017]实施例2
[0018]本发明提出的一种碳纳米管改性尼龙管材，其原料按重量份包括以下组分:尼龙6100份、聚苯醚35份、聚丙烯10份、马来酸酐接枝聚丙烯50份、马来酸酐接枝聚苯醚5份、改性碳纳米管30份、钛酸钾晶须10份、碳化硅晶须5份、改性絹云母3份、埃洛石10份、氮化铝3份、氮化硼8份、碱式碳酸锌纳米纤维10份、纳米碳纤维3份、蒙脱土 10份、硼酸酯偶联剂8份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵2份、聚二甲基二烯丙基氯化铵3.5份、双酚A-双(二苯基磷酸酯)3份、聚氨丙基苯基倍半硅氧烷8份、氯化螺环磷酸酯5份、庚二酸钙2.5份、抗氧剂1076 1份。
[0019]实施例3
[0020]本发明提出的一种碳纳米管改性尼龙管材，其原料按重量份包括以下组分: