一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法，先将碳纳米管进行纯化酸化处理，然后将碳纳米管用十八烷基胺进行烷基化处理，以提高碳纳米管的分散性，最后将烷基化处理后的碳纳米管与聚酰胺复合得到碳纳米管/聚酰胺基复合材料，极大地提高了碳纳米管和聚酰胺基体材料的相容性，进一步提高了聚酰胺的力学性能和机械性能。本发明原料易得，制备方法简单，符合产业发展所需，相当具有实用性。
【专利说明】
一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及复合材料领域，特别是涉及一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚酰胺作为一种功能材料已被广泛应用，随着现代科学技术的发展，人们对材料提出了更高的要求，纳米材料的晶粒尺寸、晶界尺寸、缺陷尺寸均在10nm以下，这样小的尺寸使材料强度、韧性和超塑性都大大提高，对材料的电学、光学、机械性能等都会产生深亥IJ的影响。
[0003]碳纳米管是继富勒烯之后出现的一种新型碳质纳米材料，碳纳米管因其巨大的长径比和独特的结构，使得其具有优良的力学性能和电学性能。研究表明，碳纳米管具有极高的强度和极好的韧性，其强度大约为钢的100倍。而当向碳纳米管施加巨大的外力，它不会断裂，先是发生大角度弯曲，然后打卷形成麻花状物体，当外力释放后，碳纳米管可恢复原状。碳纳米管因其独特而超强的力学性能，成为极好的复合材料增强体。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法，所要解决的技术问题是以碳纳米管为增强体制备聚酰胺基复合材料，提高碳纳米管和聚酰胺基体材料的相容性，从而进一步提高聚酰胺基复合材料的力学性能和机械性能。
[0005]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0006]依据本发明提出的一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法，其中，先将碳纳米管进行纯化酸化处理，然后将碳纳米管用十八烷基胺进行烷基化处理，以提高碳纳米管的分散性，最后将烷基化处理后的碳纳米管与聚酰胺复合得到碳纳米管/聚酰胺基复合材料。
[0007]本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。
[0008]依据本发明提出的一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料的制备方法，其具体步骤如下:
[0009](I)首先，将碳纳米管分散于浓硫酸中并于室温超声Ih ;然后缓慢加入浓硝酸溶液，浓硝酸滴加完之后，将盛有碳纳米管、浓硫酸和浓硝酸混合物的烧杯放于超声波中于室温超声3h ；
[0010](2)将上述混合物减压抽滤，并将处理后的碳纳米管用二次蒸馏水清洗至清洗液呈中性；
[0011 ] (3)取上述处理后的碳纳米管于盛有乙醇溶液的烧杯中，加入十八烷基胺，将烧杯置于超声波中与50°C下超声处理40min，得到烷基化的碳纳米管；
[0012](4)将混合物抽滤，用二次蒸馏水清洗烷基化碳纳米管至清洗液呈中性，抽滤；
[0013](5)将上述烷基化处理后的碳纳米管分散到0.3% Naf1n溶液中，然后加入聚酰胺溶液，用超声波处理2h，得到碳纳米管/聚酰胺基复合材料。
[0014]本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术措施进一步实现。
[0015]前述的一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法，其中，浓硫酸和浓硝酸的体积比为2:1。
[0016]前述的一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法，其中，步骤(3)所述的乙醇溶液是用95%乙醇与蒸馏水按照体积比为3:4配制所得。
[0017]前述的一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法，其中，步骤(3)中碳纳米管与十八烷基胺的质量比为:1:4。
[0018]前述的一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法，其中，步骤(5)中烷基化碳纳米管与聚酰胺的质量比为2:3。
[0019]本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点:
[0020]1、本发明提供了一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法，先将碳纳米管进行纯化酸化处理，然后将碳纳米管用十八烷胺进行烷基化处理，以提高碳纳米管的分散性，最后将烷基化处理后的碳纳米管与聚酰胺复合得到碳纳米管/聚酰胺基复合材料，极大地提高了聚酰胺的力学性能和机械性能。
[0021]2、本发明原料易得，制备方法简单，能够显著降低制造成本，在使用的实用性及成本效益上，确实完全符合产业发展所需，相当具有产业利用价值。
[0022]综上所述，本发明一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法，在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
[0023]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。
【附图说明】
[0024]无
【具体实施方式】
[0025]有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，将在以下具体进行说明。通过【具体实施方式】的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附实施例仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
[0026]本发明一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法，先将碳纳米管进行纯化酸化处理，然后将碳纳米管用十八烷基胺进行烷基化处理，以提高碳纳米管的分散性，最后将烷基化处理后的碳纳米管与聚酰胺复合得到碳纳米管/聚酰胺基复合材料。
[0027]本发明一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法的具体步骤如下:
[0028](I)首先，将碳纳米管分散于浓硫酸中并于室温超声Ih ;然后缓慢加入浓硝酸溶液，浓硝酸滴加完之后，将盛有碳纳米管、浓硫酸和浓硝酸混合物的烧杯放于超声波中于室温超声3h ；
[0029](2)将上述混合物减压抽滤，并将处理后的碳纳米管用二次蒸馏水清洗至清洗液呈中性；
[0030](3)取上述处理后的碳纳米管于盛有乙醇溶液的烧杯中，加入十八烷基胺，将烧杯置于超声波中与50°C下超声处理40min，得到烷基化的碳纳米管；
[0031](4)将混合物抽滤，用二次蒸馏水清洗烷基化碳纳米管至清洗液呈中性，抽滤；
[0032](5)将上述烷基化处理后的碳纳米管分散到0.3% Naf1n溶液中，然后加入聚酰胺溶液，用超声波处理2h，得到碳纳米管/聚酰胺基复合材料。
[0033]前述的一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法，其中，浓硫酸和浓硝酸的体积比为2:1。
[0034]前述的一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法，其中，步骤(3)所述的乙醇溶液是用95%乙醇与蒸馏水按照体积比为3:4配制所得。
[0035]前述的一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法，其中，步骤(3)中碳纳米管与十八烷基胺的质量比为:1:4。
[0036]前述的一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法，其中，步骤(5)中烷基化碳纳米管与聚酰胺的质量比为2:3。
[0037]实施例1
[0038]首先，将SOmg碳纳米管分散于120mL浓硫酸中并于室温超声Ih ;然后缓慢加入60mL浓硝酸溶液，浓硝酸滴加完之后，将盛有碳纳米管、浓硫酸和浓硝酸混合物的烧杯放于超声波中于室温超声3h ;减压抽滤，用二次蒸馏水将碳纳米管洗至中性；将碳纳米管置于盛有乙醇溶液的烧杯中，加入320mg的十八烷基胺，将烧杯置于超声波中与50°C下超声处理40min，得到烷基化的碳纳米管；抽滤，用二次蒸馏水将烷基化的碳纳米管洗至中性；将烷基化碳纳米管分散到0.3% Naf1n溶液中，然后加入120mg聚酰胺溶液，用超声波处理2h，得到碳纳米管/聚酰胺基复合材料。
[0039]实施例2
[0040]首先，将10mg碳纳米管分散于150mL浓硫酸中并于室温超声Ih ;然后缓慢加入75mL浓硝酸溶液，浓硝酸滴加完之后，将盛有碳纳米管、浓硫酸和浓硝酸混合物的烧杯放于超声波中于室温超声3h ;减压抽滤，用二次蒸馏水将碳纳米管洗至中性；将碳纳米管置于盛有乙醇溶液的烧杯中，加入400mg的十八烷基胺，将烧杯置于超声波中与50°C下超声处理40min，得到烷基化的碳纳米管；抽滤，用二次蒸馏水将烷基化的碳纳米管洗至中性；将烷基化碳纳米管分散到0.3% Naf1n溶液中，然后加入150mg聚酰胺溶液，用超声波处理2h，得到碳纳米管/聚酰胺基复合材料。
[0041]上述本发明的一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料及其制备方法的技术创新，对于现今同行业的技术人员来说均具有许多可取之处，而确实具有技术进步性。
[0042]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料，其特征在于先将碳纳米管进行纯化酸化处理，然后将碳纳米管用十八烷基胺进行烷基化处理，以提高碳纳米管的分散性，最后将烷基化处理后的碳纳米管与聚酰胺复合得到碳纳米管/聚酰胺基复合材料。2.如权利要求1所述的一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料的制备方法，其特征在于其具体步骤如下: (1)首先，将碳纳米管分散于浓硫酸中并于室温超声Ih;然后缓慢加入浓硝酸溶液，浓硝酸滴加完之后，将盛有碳纳米管、浓硫酸和浓硝酸混合物的烧杯放于超声波中于室温超声3h ; (2)将上述混合物减压抽滤，并将处理后的碳纳米管用二次蒸馏水清洗至清洗液呈中性； (3)取上述处理后的碳纳米管于盛有乙醇溶液的烧杯中，加入十八烷基胺，将烧杯置于超声波中与50°C下超声处理40min，得到烷基化的碳纳米管； (4)将混合物抽滤，用二次蒸馏水清洗烷基化碳纳米管至清洗液呈中性，抽滤； (5)将上述烷基化处理后的碳纳米管分散到0.3% Naf1n溶液中，然后加入聚酰胺溶液，用超声波处理2h，得到碳纳米管/聚酰胺基复合材料。3.如权利要求2所述的一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料的制备方法，其特征在于步骤(I)所述的浓硫酸和浓硝酸的体积比为2:1。4.如权利要求2所述的一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料的制备方法，其特征在于步骤(3)所述的乙醇溶液是用95%乙醇与蒸馏水按照体积比为3:4配制所得。5.如权利要求2所述的一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料的制备方法，其特征在于步骤⑶中碳纳米管与十八烷基胺的质量比为:1:4。6.如权利要求2所述的一种碳纳米管/聚酰胺基复合材料的制备方法，其特征在于步骤(5)中烷基化碳纳米管与聚酰胺的质量比为2:3。
【文档编号】C08K9/04GK106009629SQ201510604905
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年9月22日
【发明人】丁超, 郭帅, 高学昆
【申请人】洛阳新巨能高热技术有限公司