一种高抗冲导电聚酰胺复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及导电聚酰胺制备，具体涉及一种高抗冲导电聚酰胺复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、尼龙即聚酰胺，是一种带有酰胺基碳链为特征的高分子聚合物，属于热塑性树脂，同时它的种类较多、产量较大，并且性能优良，因此在通用工程塑料的用量中占据着最大的比例。尼龙制品主要应用于航空、汽车、机械、电子、化工、建筑等领域。但由于具有绝缘性，容易产生静电现象，不仅影响其单丝制品的使用性能，在易燃易爆等特殊场所还可能引发火灾或者爆炸，会给生产加工以及使用过程造成不便与安全隐患，且在材料本身出现缺口，并受到外力作用时易出现缺口扩大甚至破损，影响了材料的正常使用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高抗冲导电聚酰胺复合材料及其制备方法，解决了现阶段聚酰胺材料的抗冲击效果一般且易产生静电问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高抗冲导电聚酰胺复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：

4、步骤a1：将复合填料、碳酸钾、钯碳、3-噻吩硼酸和乙醇混合均匀，在转速为60-80r/min，温度为70-75℃的条件下，进行反应2-3h，制得预处理填料，将预处理填料、噻吩、3-噻吩甲酸和氯仿混合均匀，通入氮气保护，在转速为120-150r/min，温度为30-35℃的条件下，搅拌并加入三氯化铁，进行反应45-50h，制得改性填料；

5、步骤a2：将改性填料、丙烯醇、对甲基苯磺酸和甲苯混合均匀，在转速为150-200r/min，温度为100-110℃的条件下，进行反应6-8h，制得导电颗粒，将八甲基环四硅氧烷、1,3-双(3-氨丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、四甲基氢氧化铵和二甲基亚砜混合均匀，通入氮气保护，在转速为120-150r/min，温度为95-100℃的条件下，进行反应3-5h，制得氨基聚硅氧烷；

6、步骤a3：将氨基聚硅氧烷、1,2-环氧十二烷和dmf混合均匀，在转速为120-150r/min，温度为50-60℃，ph值为10-11的条件下，进行反应3-5h，制得中间体1，将中间体1、2,2-二羟甲基丙酸、对甲基苯磺酸和dmf混合均匀，在转速为150-200r/min，温度为120-130℃的条件下，进行反应10-15h后，加入己二酸，继续反应8-10h，制得改性单体；

7、步骤a4：将改性单体、己二胺、己二酸和n-甲基吡咯烷酮混合均匀，在转速为120-150r/min，温度为55-60℃的条件下，进行反应2-3h后，升温至210-215℃，在压强为1.5-1.7mpa的条件下，进行反应1.5-2h后，升温至270-280℃，进行反应1-1.5h，制得改性聚酰胺，称取如下重量份原料：改性聚酰胺80-100份、导电颗粒15-20份和二苯甲酮2-3份，将原料在温度为265-285℃的条件下，熔融挤出，用紫外光照射30-40min，制得高抗冲导电聚酰胺复合材料。

8、进一步，步骤a1所述的复合填料上的溴原子、碳酸钾和3-噻吩硼酸的摩尔比为1:1.1:1，钯碳的用量为3-噻吩硼酸质量1％，预处理填料、噻吩、3-噻吩甲酸和三氯化铁的用量比为1g:50mmo l:10mmo l:300mmo l。

9、进一步，步骤a2所述的改性填料上的羧基和丙烯醇的摩尔比为1:1，对甲基苯磺酸的用量为丙烯醇质量的3％，八甲基环四硅氧烷和1,3-双(3-氨丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的摩尔比为1:2.5，四甲基氢氧化铵用量为八甲基环四硅氧烷质量的0.5％。

10、进一步，步骤a3所述的氨基聚硅氧烷上的氨基和1,2-环氧十二烷的摩尔比为1:2，中间体1上的羟基、2,2-二羟甲基丙酸和己二酸的摩尔比为1:3:6。

11、进一步，步骤a4所述的改性单体上的羧基、己二胺和己二酸的摩尔比为1:2.1:1。

12、进一步，所述的复合填料由如下步骤制成：

13、步骤b1：将微晶纤维素和硫酸溶液混合，在转速为150-200r/min，温度为25-30℃的条件下，进行反应1-1.5h后，加入去离子水至ph值为中性，制得预处理纤维素，将预处理纤维素分散在n,n-二甲基乙酰胺中，在转速为60-80r/min，温度为45-50℃的条件下，搅拌并加入n,n'-羰基二咪唑，进行反应8-10h后，加入环氧氯丙烷，继续反应10-12h，制得改性纤维素；

14、步骤b2：将氧化石墨烯、kh550、二环己基碳二亚胺和甲苯混合均匀，在转速为120-150r/min，温度为40-50℃的条件下，进行反应3-5h，制得预处理石墨烯，将预处理石墨烯、改性纤维素和乙醇混合均匀，在频率为20-30khz，温度为30-35℃的条件下，超声并加入去离子水，进行反应2-3h后，过滤去除滤液，将底物分散在四氢呋喃中，加入4-氨基咪唑，在转速为60-80r/min，温度为20-25℃，ph值为11-12的条件下，进行反应3-5h，制得复合基体；

15、步骤b3：将复合基体、4-氨基咪唑、二水合氯化铜和甲醇混合均匀，在转速为120-150r/min，温度为65-70℃的条件下，进行反应8-10h，制得预处理基体，将预处理基体、对溴苯甲酸、二环己基碳二亚胺和四氢呋喃混合均匀，在转速为120-150r/min，温度为40-50℃的条件下，进行反应6-8h，制得复合填料。

16、进一步，步骤b1所述的微晶纤维素和硫酸溶液的用量比为1g:5ml，硫酸溶液质量分数为65％，预处理纤维素、n,n'-羰基二咪唑和环氧氯丙烷的用量比为1g:1.2mmo l:1.2mmo l。

17、进一步，步骤b2所述的氧化石墨烯上的羧基、kh550和二环己基碳二亚胺的摩尔比为1:1:1.2，预处理石墨烯、改性纤维素和4-氨基咪唑的用量比为1g:8g:10mmo l。

18、进一步，步骤b3所述的复合基体、4-氨基咪唑和二水合氯化铜的用量比为1g:2mmol:5mmo l，预处理基体上的氨基、对溴苯甲酸和二环己基碳二亚胺的摩尔比为1:1:1.2。

19、本发明的有益效果：本发明制备的一种高抗冲导电聚酰胺复合材料包括如下原料：改性聚酰胺、导电颗粒和二苯甲酮，改性聚酰胺以八甲基环四硅氧烷和1,3-双(3-氨丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷为原料开环聚合，制得氨基聚硅氧烷，将氨基聚硅氧烷和1,2-环氧十二烷反应，使得氨基聚硅氧烷上的氨基和1,2-环氧十二烷上的环氧基反应形成新的羟基，制得中间体1，将中间体1和2,2-二羟甲基丙酸反应，使得中间体1上的羟基和2,2-二羟甲基丙酸上的羧基反应，剩余的2,2-二羟甲基丙酸上的羧基会与羟基继续反应形成超支化结构，最后加入过量己二酸封端，制得改性单体，将改性单体、己二胺和己二酸反应形成聚酰胺盐，再在高温下聚合，制得改性聚酰胺。

20、导电颗粒以微晶纤维素为原料用硫酸处理，制得预处理纤维素，将预处理纤维素先与n,n'-羰基二咪唑反应使得表面羟基活化，再与环氧氯丙烷反应，使得纤维素分子上直接环氧基，将氧化石墨烯和kh550脱水反应，使得氧化石墨烯上的羧基和kh550上的氨基反应，制得预处理石墨烯，将预处理石墨烯和改性纤维素用去离子水处理，使得预处理石墨烯表面的硅氧烷水解与改性纤维素上的羟基接枝，再加入4-氨基咪唑，使得环氧基和4-氨基咪唑上的氨基反应，制得复合基体，将复合基体、4-氨基咪唑和二水合氯化铜络合，在复合基体表面形成铜的有机框架，制得预处理基体，将预处理基体和对溴苯甲酸脱水反应，使得预处理基体表面的氨基和对溴苯甲酸上的羧基反应，制得复合填料，将复合填料和3-噻吩硼酸反应，使得复合填料上的溴原子位点与3-噻吩硼酸上的硼酸基反应，制得预处理填料，将预处理填料、噻吩和3-噻吩甲酸聚合，在预处理填料表面包覆聚噻吩，且表面含有羧基，制得改性填料，将改性填料和丙烯醇酯化，使得表面接枝双键，制得导电填料。

21、在紫外线照射时，二苯甲酮吸收紫外光后激发到单线态并跃迁至三线态，三线态芳香酮能够夺取改性聚酰胺上的活性氢进而产生活性自由基，活性自由基再引发导电填料表面的双键接枝聚合，进而形成改性聚酰胺分子包覆导电填料核壳结构，改性聚酰胺分子为超支化结构，且含有有机硅链段和长链烷基，能够增加材料的冲击性，导电颗粒为噻吩包覆预处理填料的核壳结构，且内部含有纤维素和铜有机框架，能够形成弹性空腔，并且与改性聚酰胺分子形成多层核壳结构，在增加材料导电性的同时，能够进一步提升材料的抗冲击性。