本發(fā)明涉及注塑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳納米管填充聚合物注塑方法。
背景技術(shù)：
碳納米管填充聚合物復(fù)合材料制品質(zhì)量輕、力學(xué)性能好，并具有可獲得抗靜電、電磁屏蔽、低熱膨脹系數(shù)等一系列特殊性能，在電子信息、新能源、汽車制造等方面的應(yīng)用不斷擴(kuò)大。注塑成型可生產(chǎn)各種形狀復(fù)雜的零件，生產(chǎn)率高，制品形狀、尺寸精確，是生產(chǎn)高分子材料制品的重要工藝方法之一。但是，對于導(dǎo)電高分子復(fù)合材料而言，注塑成型后制品的電阻率明顯增加，特別是在注塑制品的表層，其電阻率明顯高于芯部，從而在表層形成高阻區(qū)。這種現(xiàn)象主要由幾方面因素引起：一是表層較高的剪切應(yīng)力使碳納米管沿流動方向呈高取向排列狀態(tài)，限制三維連續(xù)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成；二是表層伸張的大分子鏈在模具內(nèi)壁冷卻作用下迅速凍結(jié)，迫使碳納米管向芯部遷移造成該區(qū)域碳納米管體積分?jǐn)?shù)較低；三是表層形成的殘余拉應(yīng)力的影響。
已有的研究表明，高分子材料在注塑加工過程中的蠕變與應(yīng)力松弛行為對于產(chǎn)品的取向結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能有重要的影響。高取向結(jié)構(gòu)的形成是流動剪切應(yīng)力對高分子鏈作用的結(jié)果。如果取向的高分子鏈發(fā)生蠕變回復(fù)，制品的取向度將有所降低，表層殘余拉應(yīng)力也將有所降低。從理論上來說，對于碳納米管填充聚合物復(fù)合材料，在蠕變回復(fù)過程中，大分子鏈的運動可以誘發(fā)碳納米管在基體中的分布狀態(tài)改變，從而改變材料的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步起到調(diào)控產(chǎn)品導(dǎo)電性能和力學(xué)性能的作用。為了研究蠕變回復(fù)在注塑成型過程中對誘發(fā)碳納米管遷移運動的作用規(guī)律，探索調(diào)控其制品微觀結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電性能的工藝方法，《蠕變對注塑碳納米管填充聚合物微觀結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電性能的影響》一文以碳納米管填充聚丙烯（ｐｐ）為對象，考察了在不同工藝條件下注塑制品不同部位及其皮－芯層微觀結(jié)構(gòu)及電阻率的變化規(guī)律，并結(jié)合高分子材料黏彈性理論，分析了蠕變回復(fù)在注塑成型過程中對制品微觀結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電性能的作用機(jī)制及其規(guī)律。該研究為優(yōu)化碳納米管填充聚合物復(fù)合材料注塑成型工藝，提高制品性能提供一種新思路。
為改善碳納米管在聚合物中的分散均勻性，使用退火處理，不能完全改善碳納米管各向異性的特點，而且碳納米管與pp樹脂的結(jié)合相容性不好，容易團(tuán)聚，需要改進(jìn)，以改進(jìn)材料的性能。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種碳納米管填充聚合物注塑方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種碳納米管填充聚合物注塑方法，步驟為：
（1）將硅烷偶聯(lián)劑分散在無水乙醇中，制成4-5wt%的溶液，加入多壁碳納米管，進(jìn)行超聲分散處理，過濾后進(jìn)行真空干燥，得到改性多壁碳納米管；
（2）將六亞甲基二異氰酸酯和異佛爾酮二異氰酸酯混勻，加入密煉室中，升溫到65-68℃，反應(yīng)50-60分鐘，再加入二月桂酸二丁基錫繼續(xù)反應(yīng)30-40分鐘，然后將改性多壁碳納米管配制成40-50wt%的乙酸乙酯溶液滴加到反應(yīng)物中，繼續(xù)反應(yīng)30-40分鐘，得到反應(yīng)產(chǎn)物，六亞甲基二異氰酸酯：異佛爾酮二異氰酸酯：二月桂酸二丁基錫：改性多壁碳納米管的質(zhì)量比為80-85：50-52:50-52:1.5-1.8，反應(yīng)１-1.5小時，得到反應(yīng)產(chǎn)物；
（3）將反應(yīng)產(chǎn)物與pp樹脂混合，多壁碳納米管的的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-23%，送入在高混機(jī)內(nèi)進(jìn)行共混，再將共混物料加入雙螺桿擠出機(jī)料筒，進(jìn)行擠出造粒，將粒料與pp樹脂送入雙螺桿擠出機(jī)上進(jìn)行二次造粒，此時多壁碳納米管的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3-3.5%，送入注塑機(jī)注塑成型，即得。
注塑后進(jìn)行熱處理，處理溫度為100-110℃，時間為3-3.5小時，同時施加超聲波。
雙螺桿擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定為400-500r/min，熔體擠出溫度為170-180℃。
所述硅烷偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑kh-550。
注塑壓力為50-70mpa，保壓壓力為20-40mpa，保壓時間為2-3ｓ，熔體溫度為215-225℃，模具溫度為25-30℃。
本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明使用硅烷偶聯(lián)劑對多壁碳納米管進(jìn)行改性，再與六亞甲基二異氰酸酯和異佛爾酮二異氰酸酯進(jìn)行反應(yīng)，在多壁碳納米管表面形成了活性基團(tuán)，能夠與pp樹脂形成化學(xué)鍵結(jié)合，防止在注塑過程中形成各向異性的表面，提高了均勻性、導(dǎo)電性；在注塑后進(jìn)行熱處理的同時施加超聲波，進(jìn)一步提高了多壁碳納米管的分散均勻性，提高材料的均一性，材料的導(dǎo)電性進(jìn)一步提高。
具體實施方式
一種碳納米管填充聚合物注塑方法，步驟為：
（1）將硅烷偶聯(lián)劑分散在無水乙醇中，制成4wt%的溶液，加入多壁碳納米管，進(jìn)行超聲分散處理，過濾后進(jìn)行真空干燥，得到改性多壁碳納米管；
（2）將六亞甲基二異氰酸酯和異佛爾酮二異氰酸酯混勻，加入密煉室中，升溫到66℃，反應(yīng)55分鐘，再加入二月桂酸二丁基錫繼續(xù)反應(yīng)35分鐘，然后將改性多壁碳納米管配制成46wt%的乙酸乙酯溶液滴加到反應(yīng)物中，繼續(xù)反應(yīng)36分鐘，得到反應(yīng)產(chǎn)物，六亞甲基二異氰酸酯：異佛爾酮二異氰酸酯：二月桂酸二丁基錫：改性多壁碳納米管的質(zhì)量比為84：51:51:1.6，反應(yīng)１.3小時，得到反應(yīng)產(chǎn)物；
（3）將反應(yīng)產(chǎn)物與pp樹脂混合，多壁碳納米管的的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21%，送入在高混機(jī)內(nèi)進(jìn)行共混，再將共混物料加入雙螺桿擠出機(jī)料筒，進(jìn)行擠出造粒，將粒料與pp樹脂送入雙螺桿擠出機(jī)上進(jìn)行二次造粒，此時多壁碳納米管的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%，送入注塑機(jī)注塑成型，即得。
注塑后進(jìn)行熱處理，處理溫度為100℃，時間為3小時，同時施加超聲波。
雙螺桿擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定為400r/min，熔體擠出溫度為170℃。
所述硅烷偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑kh-550。
注塑壓力為50-70mpa，保壓壓力為30mpa，保壓時間為為3ｓ，熔體溫度為215℃，模具溫度為28℃。