一種碳納米管改性塑料外殼材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種碳納米管改性塑料外殼材料，它是由下述重量份的原料組成的：殼聚糖1?2、碳納米管3?4、氯化亞砜40?50、N，N?二甲基甲酰胺3?5、乙二胺100?120、三聚氰胺16?20、35?37%的甲醛水溶液36?40、聚氯乙烯170?200、75?80wt%的硫酸20?30、95?98wt%的硝酸30?40、十二烷基三甲基氯化銨2?3、高嶺土20?30、磷酸鈣10?14、聚丙烯酸丁酯10?13、三丁基三氯化錫0.7?1、四丁基溴化銨2?3、硬脂酸4?5。本發(fā)明的塑料外殼環(huán)保無(wú)毒，適應(yīng)性好，在日曬、雨水中均具有很好的表面抗性，對(duì)插秧機(jī)內(nèi)部保護(hù)性強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】
一種碳納米管改性塑料外殼材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及塑料生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳納米管改性塑料外殼材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳納米管具有優(yōu)異的力學(xué)性能和自潤(rùn)滑性，作為填充材料，若能均勾分散于聚氯乙烯基體中，并且能與聚氯乙烯基體之間形成良好的界面相容性，則可以有效地提高聚氯乙烯基體的力學(xué)性能和摩擦性能。但是，由于碳納米管的表面能和比表面積大，導(dǎo)致碳納米管易團(tuán)聚；同時(shí)，碳納米管表面呈現(xiàn)很強(qiáng)的非極性，使其不溶于任何溶劑及聚合物。因此，為了提高碳納米管在聚合物基體中的分散性，增強(qiáng)碳納米管與聚合物基體之間的界面相容性，需要在碳納米管表面引入功能基團(tuán)，提高碳納米管表面活性。
[0003]目前，關(guān)于碳納米管功能化的研究很多，主要集中在碳納米管對(duì)于聚合物結(jié)構(gòu)和宏觀性能的影響。許多研究也己經(jīng)證實(shí)，碳納米管的功能化處理，可以有效地在碳納米管表面引入有機(jī)官能團(tuán)，降低碳納米管的表面能，改善碳納米管的團(tuán)聚現(xiàn)象，提高碳納米管在聚合物基體中的分散性，增強(qiáng)兩者之間的界面粘結(jié)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種碳納米管改性塑料外殼材料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種碳納米管改性塑料外殼材料，它是由下述重量份的原料組成的:
殼聚糖1-2、碳納米管3-4、氯化亞砜40-50、N，N-二甲基甲酰胺3-5、乙二胺100-120、三聚氰胺16-20、35-37%的甲醛水溶液36-40、聚氯乙烯170-200、75-80wt%的硫酸20-30、95_98wt%的硝酸30-40、十二烷基三甲基氯化銨2-3、高嶺土20-30、磷酸鈣10-14、聚丙烯酸丁酯10_13、二丁基二氣化錫0.7-1、四丁基漠化錢(qián)2_3、硬脂酸4_5。
[0006]—種所述的碳納米管改性塑料外殼材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述75-80?丨％的硫酸、95-98wt%的硝酸混合，攪拌均勻，加入碳納米管，在50-60°(:的恒溫水浴中超聲振蕩2-3小時(shí)，加入體系重量8-10倍的去離子水稀釋，保溫靜置，待溶液分層后，棄去上層清液，將下層溶液抽濾，得濾餅；
(2)將上述濾餅與磷酸鈣混合，加入上述硬脂酸重量的10-16%，在60-70°C下保溫?cái)嚢?0-30分鐘，升高溫度為80-90°C，真空干燥10-13小時(shí)，得酸化碳納米管；
(3)將上述十二烷基三甲基氯化銨加入到16-20倍去離子水中，加入上述聚丙烯酸丁酯重量的20-30%、殼聚糖，在70-80°C下保溫?cái)嚢?0-15分鐘，加入高嶺土，脫水，在100-110°C下真空干燥20-30分鐘，得改性高嶺土 ；
(4)將上述氯化亞砜與N，N-二甲基甲酰胺混合，攪拌均勻，加入上述酸化碳納米管，在70-75 0C的水浴中保溫?cái)嚢?0-24小時(shí)，將反應(yīng)產(chǎn)物用無(wú)水四氫呋喃洗滌，抽濾，真空干燥，得酰氯化碳納米管；
(5)將上述酰氯化碳納米管與乙二胺混合，在100-105°C的油浴中保溫?cái)嚢?6-50小時(shí)，將反應(yīng)產(chǎn)物用二氯甲烷和無(wú)水乙醇依次洗滌，抽濾，真空干燥，與上述改性高嶺土混合，加入剩余的硬脂酸，攪拌均勻，得胺化碳納米管；
(6)將三聚氰胺、35-37%的甲醛水溶液、胺化碳納米管混合，在70-75°C下保溫?cái)嚢?0-20分鐘，調(diào)節(jié)PH為8-9，保溫反應(yīng)2-3小時(shí)，置于30-35°C的真空烘箱中，除水后用檸檬酸調(diào)節(jié)PH為5-6，在50-60 °C的烘箱中固化7_8小時(shí)，得到碳納米管改性密胺樹(shù)脂；
(7)將上述碳納米管改性密胺樹(shù)脂與剩余各原料混合，攪拌均勻，送入雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，擠出的產(chǎn)物經(jīng)過(guò)循環(huán)水浴冷卻和切粒，即得。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
本發(fā)明首先采用混酸處理碳納米管，引入含氧基團(tuán)，可以使得碳納米管之間的氫鍵作用力增強(qiáng)，降低碳納米管的纏繞狀態(tài)，改善其分散性;然后經(jīng)過(guò)胺化處理，可以降低碳納米管的表面能，消除其表面電荷，提高碳納米管的分散能力，增加其與基體的界面結(jié)合力；而將改性后的碳納米管與三聚氰胺、甲醛水溶液共聚合成密胺樹(shù)脂，改性后的碳納米管表面的基團(tuán)可以與密胺樹(shù)脂中的氨基形成氫鍵以及其它的極性相互作用，從而提高了復(fù)合材料的耐熱穩(wěn)定性，為提高成品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)度起到促進(jìn)作用；
本發(fā)明的塑料外殼環(huán)保無(wú)毒，適應(yīng)性好，在日曬、雨水中均具有很好的表面抗性，對(duì)插秧機(jī)內(nèi)部保護(hù)性強(qiáng)。
【具體實(shí)施方式】
[0008]—種碳納米管改性塑料外殼材料，它是由下述重量份的原料組成的:
殼聚糖1、碳納米管3、氯化亞砜40、N，N二甲基甲酰胺3、乙二胺100、三聚氰胺16、35%的甲醛水溶液36、聚氯乙烯170、75wt%的硫酸20、95wt%的硝酸30、十二烷基三甲基氯化銨2、高嶺土 20、磷酸鈣10、聚丙烯酸丁酯10、三丁基三氯化錫0.7、四丁基溴化銨2、硬脂酸4。
[0009]—種所述的碳納米管改性塑料外殼材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述75被％的硫酸、95wt%的硝酸混合，攪拌均勻，加入碳納米管，在500C的恒溫水浴中超聲振蕩2小時(shí)，加入體系重量8倍的去離子水稀釋，保溫靜置，待溶液分層后，棄去上層清液，將下層溶液抽濾，得濾餅；
(2)將上述濾餅與磷酸鈣混合，加入上述硬脂酸重量的10%，在60°C下保溫?cái)嚢?0分鐘，升高溫度為80°C，真空干燥10小時(shí)，得酸化碳納米管；
(3)將上述十二烷基三甲基氯化銨加入到16倍去離子水中，加入上述聚丙烯酸丁酯重量的20%、殼聚糖，在70 0C下保溫?cái)嚢?0分鐘，加入高嶺土，脫水，在100 °C下真空干燥20分鐘，得改性高嶺土；
(4)將上述氯化亞砜與N，N二甲基甲酰胺混合，攪拌均勻，加入上述酸化碳納米管，在70°C的水浴中保溫?cái)嚢?0小時(shí)，將反應(yīng)產(chǎn)物用無(wú)水四氫呋喃洗滌，抽濾，真空干燥，得酰氯化碳納米管；
(5)將上述酰氯化碳納米管與乙二胺混合，在100°C的油浴中保溫?cái)嚢?6小時(shí)，將反應(yīng)產(chǎn)物用二氯甲烷和無(wú)水乙醇依次洗滌，抽濾，真空干燥，與上述改性高嶺土混合，加入剩余的硬脂酸，攪拌均勻，得胺化碳納米管； (6)將三聚氰胺、35%的甲醛水溶液、胺化碳納米管混合，在70°C下保溫?cái)嚢?0分鐘，調(diào)節(jié)PH為8，保溫反應(yīng)2小時(shí)，置于30°C的真空烘箱中，除水后用檸檬酸調(diào)節(jié)PH為5，在50°C的烘箱中固化7小時(shí)，得到碳納米管改性密胺樹(shù)脂；
(7)將上述碳納米管改性密胺樹(shù)脂與剩余各原料混合，攪拌均勻，送入雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，擠出的產(chǎn)物經(jīng)過(guò)循環(huán)水浴冷卻和切粒，即得。
[0010]性能測(cè)試:
拉伸強(qiáng)度:22.4MPa;
低溫脆化沖擊溫度(0C ): -30 °C通過(guò)；
阻燃級(jí)別:V-0;
100C X 240h熱空氣老化后:拉伸強(qiáng)度變化率(％)_7.3 ；
斷裂伸長(zhǎng)變化率(％)_7.1。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳納米管改性塑料外殼材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料組成的: 殼聚糖1-2、碳納米管3-4、氯化亞砜40-50、N，N-二甲基甲酰胺3-5、乙二胺100-120、三聚氰胺16-20、35-37%的甲醛水溶液36-40、聚氯乙烯170-200、75-80wt%的硫酸20-30、95_98wt%的硝酸30-40、十二烷基三甲基氯化銨2-3、高嶺土20-30、磷酸鈣10-14、聚丙烯酸丁酯10_13、二丁基二氣化錫0.7-1、四丁基漠化錢(qián)2_3、硬脂酸4_5。2.—種如權(quán)利要求1所述的碳納米管改性塑料外殼材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將上述75-80wt%的硫酸、95-98wt%的硝酸混合，攪拌均勻，加入碳納米管，在50-60°(:的恒溫水浴中超聲振蕩2-3小時(shí)，加入體系重量8-10倍的去離子水稀釋，保溫靜置，待溶液分層后，棄去上層清液，將下層溶液抽濾，得濾餅； (2)將上述濾餅與磷酸鈣混合，加入上述硬脂酸重量的10-16%，在60-70°C下保溫?cái)嚢?0-30分鐘，升高溫度為80-90°C，真空干燥10-13小時(shí)，得酸化碳納米管； (3)將上述十二烷基三甲基氯化銨加入到16-20倍去離子水中，加入上述聚丙烯酸丁酯重量的20-30%、殼聚糖，在70-80°C下保溫?cái)嚢?0-15分鐘，加入高嶺土，脫水，在100-110°C下真空干燥20-30分鐘，得改性高嶺土 ； (4)將上述氯化亞砜與N，N-二甲基甲酰胺混合，攪拌均勻，加入上述酸化碳納米管，在70-75 0C的水浴中保溫?cái)嚢?0-24小時(shí)，將反應(yīng)產(chǎn)物用無(wú)水四氫呋喃洗滌，抽濾，真空干燥，得酰氯化碳納米管； (5)將上述酰氯化碳納米管與乙二胺混合，在100-105°C的油浴中保溫?cái)嚢?6-50小時(shí)，將反應(yīng)產(chǎn)物用二氯甲烷和無(wú)水乙醇依次洗滌，抽濾，真空干燥，與上述改性高嶺土混合，加入剩余的硬脂酸，攪拌均勻，得胺化碳納米管； (6)將三聚氰胺、35-37%的甲醛水溶液、胺化碳納米管混合，在70-75°C下保溫?cái)嚢?0-20分鐘，調(diào)節(jié)PH為8-9，保溫反應(yīng)2-3小時(shí)，置于30-35°C的真空烘箱中，除水后用檸檬酸調(diào)節(jié)PH為5-6，在50-60 °C的烘箱中固化7_8小時(shí)，得到碳納米管改性密胺樹(shù)脂； (7)將上述碳納米管改性密胺樹(shù)脂與剩余各原料混合，攪拌均勻，送入雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，擠出的產(chǎn)物經(jīng)過(guò)循環(huán)水浴冷卻和切粒，即得。
【文檔編號(hào)】C08K3/34GK105906985SQ201610456687
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】?jī)?chǔ)誠(chéng)剛, 儲(chǔ)曉節(jié), 王焰爐, 儲(chǔ)鵬, 彭先啟, 王進(jìn), 王鵬
【申請(qǐng)人】安徽岳塑汽車工業(yè)股份有限公司