摘 要

尼龙6是一种由己内酰胺通过开环聚合而成的聚合物，是目前应用最为广泛的的合成纤维之一，它的机械强度高，抗冲击性能优良，但是传统的尼龙6已经不能满足现在人们的使用需求。在这种情况下，如何提高尼龙6的性能，开发出高性能的尼龙6得到越来越多的关注。石墨烯作为一种性能优异的纳米材料，正受到越来越广泛的关注。石墨烯是一种具有优异的导电性能，润滑性能，耐高温耐腐蚀的纳米材料。所以将两种材料复合在一起，通过尼龙6来改性石墨烯来得到一种新型的，同时兼备有石墨烯和尼龙6优异性能新型复合材料。具体工作如下：

（1）以石墨碳为原料，通过不同阶段分批加入浓硫酸和高锰酸钾来控制石墨的氧化过程从而得到低聚半乳糖,将GOS高速离心、干燥处理后得到氧化石墨烯固体粉末。并通过红外对所得的GOS进行结构表征。

（2）通过溶液共混的方法制备PA6/石墨烯母料。

（3）通过熔融共聚的方法得到PA6/石墨复合材料，并对所的材料进行力学性能表征。

关键词：石墨烯；PA6；溶液共混；熔融共聚

Preparation and characterization of PA6/ graphene Composites

Abstract

Nylon 6 is a kind of polymer formed by ring opening polymerization of Caprolactam, It is one of the most widely used synthetic fibers, It has high mechanical strength and excellent impact resistance, But the traditional nylon 6 has been unable to meet the needs of today's people. In this case, how to improve the performance of nylon 6, the development of high-performance nylon 6 has received more and more attention. As a kind of nano materials with excellent properties, graphene is being paid more and more attention. Graphene is a kind of nano material with excellent electrical conductivity, lubricity, high temperature resistance and corrosion resistance. Therefore, the two materials are combined together, and a new type of composite material with the excellent properties of graphene and nylon 6 is obtained by modifying the graphene with nylon 6. Thiswork issummarizedas follows:

(1) with graphite as raw material, through the different stages of partial oxidation process with concentrated sulfuric acid and Potassium Permanganate to control the graphite to obtain GOS, GOS, high speed centrifugal drying to obtain the graphene oxide powder. The structure of GOS was characterized by IR.

(2) preparation of PA6/ graphene masterbatch by solution blending method.

(3) PA6/ graphite composites were prepared by melt copolymerization, and the mechanical properties of the composites were characterized.

Keywords: graphene; PA6; solution blending; melt blend

目 录

第一章 绪论 1

1.1尼龙6的简介 1

1.2尼龙6的制备 1

1.2.1 PA6的水解聚合 1

1.2.2 PA6的阴离子聚合 2

1.3尼龙6的改性研究 2

1.3.1尼龙6的共混改性 2

1.3.2 尼龙6的纳米复合改性 3

1.3.3 碳纳米管改性尼龙6 3

1.3.4 黏土改性尼龙6 3

1.4石墨烯的结构与性质 3

1.4.1石墨烯的结构 3

1.4.2石墨烯的性质 5

1.5石墨烯的制备 6

1.5.1微机械剥离法 7

1.5.2液相或气相直接剥离法 7

1.5.3印章转移法 7

1.5.4超薄切片法 8

1.5.5化学气相沉积法（VCD） 8

1.5.6等离子体增强化学气相沉积法(PECVD) 9

1.5.7氧化还原法 9

1.5.8晶体外延生长法 9

1.5.9碳纳米管剖开法 10

1.5.10电化学法 10

1.6选题的目的和意义 10

第二章 PA6/石墨烯母料的制备 11

2.1试验部分 11

2.1.1试剂和仪器 11

2.1.2氧化石墨烯的制备 11

2.1.3PA6/石墨烯母料制备 12

2.2结构表征 12

2.3小结 13

第三章PA6/石墨烯复合材料的制备 14

3.1试验部分 14

3.1.1试剂和仪器 14

3.1.2PA6/石墨烯复合材料的制备 14

3.2性能测试与表征 15

3.3小结 15

第四章 总结与展望 17

4.1结论 17

4.2展望 17

致 谢 18

参考文献……………………………………………………………………………………………………………………………………19

第一章 绪论

1.1尼龙6的简介

尼龙6又叫PA6，中文叫做锦纶6，它的结构式是-NH(CH₂)₅CO-。德国法本公司施拉克于1938年发明了尼龙6，同时于1943年第一次实现了它的工业化生产。^[1]尼龙6是一种结晶型的半透明聚合物，熔点为220 °C，他的密度为1.13 g/cm3，沸点在标准情况下为225℃。

尼龙6纤维作为合成纤维性能较为优秀，用途也很广泛，主要体现在湿强度高、耐霉烂性好、不怕虫蛀、吸湿率低耐腐蚀性高等合成纤维共有的性能。另外它的结节强度、纤维伸长回复率、弹性都很好，多次弯曲强度相较于其他合成纤维都要高得多，它的耐磨性很好，断裂强度还很高。然而它也有很多缺点，比如耐热性能差、染色性也不太好，杨氏模量小、耐光性能差，容易在使用中变形，容易在紫外线或日光照射下变黄。