尼龍6又可以被稱為聚酰胺6(PA6),其分子鏈帶有重復(fù)的酰胺基團-NHCO]，是一個應(yīng)用廣泛的熱塑性樹脂。PA6產(chǎn)量大、應(yīng)用范圍廣，使其成為最重要的工程塑料之一。PA6具有機械強度高、韌性好的優(yōu)點，有較高的拉伸和壓縮強度;優(yōu)秀的疲勞抗力，光滑的表面、使其具有磨擦系數(shù)小和耐磨性能高;而且耐腐蝕，有自熄性，無毒，無臭等等性質(zhì)。但缺點是易吸水，尺寸穩(wěn)定性差，抗低溫能力差,抗靜電性不好，耐熱性差。尼龍的優(yōu)異性能使其不僅應(yīng)用在傳統(tǒng)的化纖紡織行業(yè)，而且它的應(yīng)用范圍不斷擴大到汽車、機械、電子電器兵器工業(yè)和航天航空等領(lǐng)域,是工程塑料中的應(yīng)用最為廣泛的種類之一。但隨著高科技日新月異的發(fā)展,純PA已經(jīng)越來越不能滿足各種工業(yè)需求，因此有必要加強對PA的改性研究。因為PA6高分子主鏈的尾端存在大量的具備反應(yīng)活性的-NH2和-COOH，所以可以通過物理和化學(xué)方法進行改性，比如接枝、嵌段和共混，獲得性能更加優(yōu)良的工程塑料。

石墨烯是--種新型的納米碳層結(jié)構(gòu)材料，由于其優(yōu)良的力學(xué)性能、導(dǎo)電性和導(dǎo).熱性，高的比表面積和獨特的二維結(jié)構(gòu)等，非常適合高性能聚合物基復(fù)合材料的制備。當(dāng)石墨烯與尼龍復(fù)合后，能夠使尼龍在高負荷下的熱變形溫度降低，有效的提高尼龍的尺寸穩(wěn)定性和氣體阻隔性，減少對水分子的吸收，然后提高了PA6材料的性能和擴大其使用，所以石墨烯/PA6復(fù)合材料成為聚合物基體復(fù)合材料研究的一個重要方向。然而，原始的石墨烯分散在有機聚合物較差，不能形成統(tǒng)一的化合物，極大地影響聚合物的性能。很多學(xué)者使用共價鍵和非共價鍵方式改性石墨烯，提高石墨烯和PA6的界面粘接，改善兩者之間的兼容性171-741。制備石墨烯/尼龍6復(fù)合材料的方法有熔融混合法，原位聚合法和溶液混合法等。

原位聚合法

原位聚合是一種首先把石墨烯和聚合物單體混合,然后加入引發(fā)劑的聚合方法,在實驗室中的最常見[75-76]。在聚合反應(yīng)前期單體己內(nèi)酰胺(CPL)和石墨烯表面官能團發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在引發(fā)劑作用下，引發(fā)開環(huán)聚合，通過基團間的反應(yīng)，石墨烯接枝到PA6的聚合過程中，提高石墨烯在PA6的分散。此方法的適用范圍較窄，并且操作復(fù)雜，不適合進行大規(guī)模的生產(chǎn)制備。且引發(fā)劑用量和反應(yīng)條件的摸索比較復(fù)雜，加入導(dǎo)熱添加劑后，對聚合產(chǎn)物的影響(如高聚物的分子量大小及其分布存:在不確定因素)。O'Neill等1[7]利用原位聚合法將CPL和功能化石墨烯經(jīng)由開環(huán)聚合得到石墨烯/PA6復(fù)合材料，當(dāng)復(fù)合材料中的功能化石墨烯為0.2wt%時，拉伸強度為668.0 MPa,與純PA6相比,提高了141.2 %;楊氏模量為3.1GPa,提高了141.2%;斷裂伸長率為29.3%，下降了27.3%。

溶液共混法

溶液共混方法[78-81]通常用于將分散在水或有機溶劑的改性石墨烯氧化物與聚合物溶液混合，得到石墨烯/聚合物復(fù)合材料。溶液共混方法可以實現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的分子化合反應(yīng)，是一種高性能復(fù)合材料的實驗室制備方法[82-83]。但經(jīng)常使用大量的溶劑,環(huán)境污染治理成本較高，和溶劑脫除，能量消耗較大。Liu 等[84]用樹枝化聚酰胺改性石墨烯(DPA-GNs)，然后利用溶液共混方法得到尼龍6復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)當(dāng)DPA-GNs質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時，導(dǎo)熱系數(shù)為1.19 W/(m-K)。

熔融共混法

熔融混合方法是石墨烯和聚合物在混合熔融狀態(tài)制備的石墨烯/聚合物復(fù)合材料，該方法制備過程簡單，可以實現(xiàn)大規(guī)模低成本復(fù)合材料的制備。Mayoral等188]將石墨烯微片與PA6在擠出機里熔融混合獲得復(fù)合材料。發(fā)現(xiàn)石墨烯微片的加入，使復(fù)合材料向a晶型轉(zhuǎn)變,當(dāng)石墨烯微片為20 wt%時，拉伸模量為6584.1 MPa,與純PA6相比，提高了412.1%。

作者：周華南
來源：福建師范大學(xué)

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