一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法，先將碳納米管進(jìn)行純化酸化處理，然后將碳納米管用十八烷基胺進(jìn)行烷基化處理，以提高碳納米管的分散性，最后將烷基化處理后的碳納米管與聚酰胺復(fù)合得到碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料，極大地提高了碳納米管和聚酰胺基體材料的相容性，進(jìn)一步提高了聚酰胺的力學(xué)性能和機(jī)械性能。本發(fā)明原料易得，制備方法簡單，符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需，相當(dāng)具有實(shí)用性。
【專利說明】
一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，特別是涉及一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚酰胺作為一種功能材料已被廣泛應(yīng)用，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對材料提出了更高的要求，納米材料的晶粒尺寸、晶界尺寸、缺陷尺寸均在10nm以下，這樣小的尺寸使材料強(qiáng)度、韌性和超塑性都大大提高，對材料的電學(xué)、光學(xué)、機(jī)械性能等都會產(chǎn)生深亥IJ的影響。
[0003]碳納米管是繼富勒烯之后出現(xiàn)的一種新型碳質(zhì)納米材料，碳納米管因其巨大的長徑比和獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使得其具有優(yōu)良的力學(xué)性能和電學(xué)性能。研究表明，碳納米管具有極高的強(qiáng)度和極好的韌性，其強(qiáng)度大約為鋼的100倍。而當(dāng)向碳納米管施加巨大的外力，它不會斷裂，先是發(fā)生大角度彎曲，然后打卷形成麻花狀物體，當(dāng)外力釋放后，碳納米管可恢復(fù)原狀。碳納米管因其獨(dú)特而超強(qiáng)的力學(xué)性能，成為極好的復(fù)合材料增強(qiáng)體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提供一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法，所要解決的技術(shù)問題是以碳納米管為增強(qiáng)體制備聚酰胺基復(fù)合材料，提高碳納米管和聚酰胺基體材料的相容性，從而進(jìn)一步提高聚酰胺基復(fù)合材料的力學(xué)性能和機(jī)械性能。
[0005]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
[0006]依據(jù)本發(fā)明提出的一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法，其中，先將碳納米管進(jìn)行純化酸化處理，然后將碳納米管用十八烷基胺進(jìn)行烷基化處理，以提高碳納米管的分散性，最后將烷基化處理后的碳納米管與聚酰胺復(fù)合得到碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料。
[0007]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。
[0008]依據(jù)本發(fā)明提出的一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料的制備方法，其具體步驟如下:
[0009](I)首先，將碳納米管分散于濃硫酸中并于室溫超聲Ih ;然后緩慢加入濃硝酸溶液，濃硝酸滴加完之后，將盛有碳納米管、濃硫酸和濃硝酸混合物的燒杯放于超聲波中于室溫超聲3h ；
[0010](2)將上述混合物減壓抽濾，并將處理后的碳納米管用二次蒸餾水清洗至清洗液呈中性；
[0011 ] (3)取上述處理后的碳納米管于盛有乙醇溶液的燒杯中，加入十八烷基胺，將燒杯置于超聲波中與50°C下超聲處理40min，得到烷基化的碳納米管；
[0012](4)將混合物抽濾，用二次蒸餾水清洗烷基化碳納米管至清洗液呈中性，抽濾；
[0013](5)將上述烷基化處理后的碳納米管分散到0.3% Naf1n溶液中，然后加入聚酰胺溶液，用超聲波處理2h，得到碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料。
[0014]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0015]前述的一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法，其中，濃硫酸和濃硝酸的體積比為2:1。
[0016]前述的一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法，其中，步驟(3)所述的乙醇溶液是用95%乙醇與蒸餾水按照體積比為3:4配制所得。
[0017]前述的一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法，其中，步驟(3)中碳納米管與十八烷基胺的質(zhì)量比為:1:4。
[0018]前述的一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法，其中，步驟(5)中烷基化碳納米管與聚酰胺的質(zhì)量比為2:3。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法可達(dá)到相當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)步性及實(shí)用性，并具有產(chǎn)業(yè)上的廣泛利用價(jià)值，其至少具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0020]1、本發(fā)明提供了一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法，先將碳納米管進(jìn)行純化酸化處理，然后將碳納米管用十八烷胺進(jìn)行烷基化處理，以提高碳納米管的分散性，最后將烷基化處理后的碳納米管與聚酰胺復(fù)合得到碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料，極大地提高了聚酰胺的力學(xué)性能和機(jī)械性能。
[0021]2、本發(fā)明原料易得，制備方法簡單，能夠顯著降低制造成本，在使用的實(shí)用性及成本效益上，確實(shí)完全符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需，相當(dāng)具有產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0022]綜上所述，本發(fā)明一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法，在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
[0023]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0024]無
【具體實(shí)施方式】
[0025]有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，將在以下具體進(jìn)行說明。通過【具體實(shí)施方式】的說明，當(dāng)可對本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所附實(shí)施例僅是提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
[0026]本發(fā)明一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法，先將碳納米管進(jìn)行純化酸化處理，然后將碳納米管用十八烷基胺進(jìn)行烷基化處理，以提高碳納米管的分散性，最后將烷基化處理后的碳納米管與聚酰胺復(fù)合得到碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料。
[0027]本發(fā)明一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法的具體步驟如下:
[0028](I)首先，將碳納米管分散于濃硫酸中并于室溫超聲Ih ;然后緩慢加入濃硝酸溶液，濃硝酸滴加完之后，將盛有碳納米管、濃硫酸和濃硝酸混合物的燒杯放于超聲波中于室溫超聲3h ；
[0029](2)將上述混合物減壓抽濾，并將處理后的碳納米管用二次蒸餾水清洗至清洗液呈中性；
[0030](3)取上述處理后的碳納米管于盛有乙醇溶液的燒杯中，加入十八烷基胺，將燒杯置于超聲波中與50°C下超聲處理40min，得到烷基化的碳納米管；
[0031](4)將混合物抽濾，用二次蒸餾水清洗烷基化碳納米管至清洗液呈中性，抽濾；
[0032](5)將上述烷基化處理后的碳納米管分散到0.3% Naf1n溶液中，然后加入聚酰胺溶液，用超聲波處理2h，得到碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料。
[0033]前述的一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法，其中，濃硫酸和濃硝酸的體積比為2:1。
[0034]前述的一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法，其中，步驟(3)所述的乙醇溶液是用95%乙醇與蒸餾水按照體積比為3:4配制所得。
[0035]前述的一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法，其中，步驟(3)中碳納米管與十八烷基胺的質(zhì)量比為:1:4。
[0036]前述的一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法，其中，步驟(5)中烷基化碳納米管與聚酰胺的質(zhì)量比為2:3。
[0037]實(shí)施例1
[0038]首先，將SOmg碳納米管分散于120mL濃硫酸中并于室溫超聲Ih ;然后緩慢加入60mL濃硝酸溶液，濃硝酸滴加完之后，將盛有碳納米管、濃硫酸和濃硝酸混合物的燒杯放于超聲波中于室溫超聲3h ;減壓抽濾，用二次蒸餾水將碳納米管洗至中性；將碳納米管置于盛有乙醇溶液的燒杯中，加入320mg的十八烷基胺，將燒杯置于超聲波中與50°C下超聲處理40min，得到烷基化的碳納米管；抽濾，用二次蒸餾水將烷基化的碳納米管洗至中性；將烷基化碳納米管分散到0.3% Naf1n溶液中，然后加入120mg聚酰胺溶液，用超聲波處理2h，得到碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料。
[0039]實(shí)施例2
[0040]首先，將10mg碳納米管分散于150mL濃硫酸中并于室溫超聲Ih ;然后緩慢加入75mL濃硝酸溶液，濃硝酸滴加完之后，將盛有碳納米管、濃硫酸和濃硝酸混合物的燒杯放于超聲波中于室溫超聲3h ;減壓抽濾，用二次蒸餾水將碳納米管洗至中性；將碳納米管置于盛有乙醇溶液的燒杯中，加入400mg的十八烷基胺，將燒杯置于超聲波中與50°C下超聲處理40min，得到烷基化的碳納米管；抽濾，用二次蒸餾水將烷基化的碳納米管洗至中性；將烷基化碳納米管分散到0.3% Naf1n溶液中，然后加入150mg聚酰胺溶液，用超聲波處理2h，得到碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料。
[0041]上述本發(fā)明的一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料及其制備方法的技術(shù)創(chuàng)新，對于現(xiàn)今同行業(yè)的技術(shù)人員來說均具有許多可取之處，而確實(shí)具有技術(shù)進(jìn)步性。
[0042]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料，其特征在于先將碳納米管進(jìn)行純化酸化處理，然后將碳納米管用十八烷基胺進(jìn)行烷基化處理，以提高碳納米管的分散性，最后將烷基化處理后的碳納米管與聚酰胺復(fù)合得到碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料。2.如權(quán)利要求1所述的一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于其具體步驟如下: (1)首先，將碳納米管分散于濃硫酸中并于室溫超聲Ih;然后緩慢加入濃硝酸溶液，濃硝酸滴加完之后，將盛有碳納米管、濃硫酸和濃硝酸混合物的燒杯放于超聲波中于室溫超聲3h ; (2)將上述混合物減壓抽濾，并將處理后的碳納米管用二次蒸餾水清洗至清洗液呈中性； (3)取上述處理后的碳納米管于盛有乙醇溶液的燒杯中，加入十八烷基胺，將燒杯置于超聲波中與50°C下超聲處理40min，得到烷基化的碳納米管； (4)將混合物抽濾，用二次蒸餾水清洗烷基化碳納米管至清洗液呈中性，抽濾； (5)將上述烷基化處理后的碳納米管分散到0.3% Naf1n溶液中，然后加入聚酰胺溶液，用超聲波處理2h，得到碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料。3.如權(quán)利要求2所述的一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟(I)所述的濃硫酸和濃硝酸的體積比為2:1。4.如權(quán)利要求2所述的一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟(3)所述的乙醇溶液是用95%乙醇與蒸餾水按照體積比為3:4配制所得。5.如權(quán)利要求2所述的一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟⑶中碳納米管與十八烷基胺的質(zhì)量比為:1:4。6.如權(quán)利要求2所述的一種碳納米管/聚酰胺基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟(5)中烷基化碳納米管與聚酰胺的質(zhì)量比為2:3。
【文檔編號】C08K9/04GK106009629SQ201510604905
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年9月22日
【發(fā)明人】丁超, 郭帥, 高學(xué)昆
【申請人】洛陽新巨能高熱技術(shù)有限公司