本發(fā)明涉及mc尼龍復(fù)合材料及其制備和應(yīng)用，更具體地，涉及一種氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

澆筑尼龍(mc尼龍)是制品因其具有良好的物理穩(wěn)定性、化學(xué)耐腐蝕性和高耐磨性等優(yōu)點，在一定范圍內(nèi)可替代鋼、銅、鋁等金屬材料，適用于化工、機械、紡織、石油、電氣等應(yīng)用領(lǐng)域。但是純mc尼龍制品存在著尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和低溫韌性較差等缺陷，一定程度上限制了其應(yīng)用范圍。目前，國內(nèi)已經(jīng)對mc尼龍的改性、制備復(fù)合材料開展了多方面研究，又以無機改性和有機改性較為集中。其中無機改性方法的主要手段是向尼龍中添加如紅磷、玻璃微球、碳纖維、二氧化鈦納米粒子等一種或多種無機填充材料，并取得了較好的尺寸穩(wěn)定性和韌性。而自2004年novoselov發(fā)現(xiàn)石墨烯以來，由于石墨烯類獨特的納米結(jié)構(gòu)和性能，將其添加到聚合物中可顯著提高聚合物材料的物理、機械性能和熱性能等。國內(nèi)的科研機構(gòu)如合肥杰事杰新材料股份有限公司在cn105622929a號專利中，先將石墨烯在熔融聚酰胺單體中預(yù)分散，再加入催化劑、活化劑和其他助劑，最后采用原位陰離子開環(huán)聚合工藝澆鑄制備成尼龍/石墨烯納米復(fù)合材料。四川大學(xué)在cn105254870a號專利中，利用偶聯(lián)及還原處理的氧化石墨烯加入至己內(nèi)酰胺單體中，減壓真空脫水后聚合制備得到單體澆鑄尼龍/石墨烯納米復(fù)合材料。與此同時，杭州師范大學(xué)在cn105295028a號專利中，通過石墨烯原位改性聚己內(nèi)酰胺復(fù)合材料，提高了復(fù)合材料的尺寸穩(wěn)定性、抗磨性能和韌性。以上發(fā)明在保留了石墨烯本身所具備的各種優(yōu)異性能，而且改性后的聚酰胺符合材料的強度、模量和熱學(xué)性能都得到了顯著提高。

氟化石墨烯自2010年被a.k.geim小組首次報道后，與其他石墨烯的衍生物相比，氟化石墨烯這一全新的絕緣泰衍生物具有較寬禁帶能級，在溶劑中具有良好的分散性，不易團聚，并且氟化石墨烯的c-f鍵可與伯胺等強親核試劑發(fā)生親核反應(yīng)，為氟化石墨烯與聚合物基之間形成共價鍵提供了條件。氟化石墨烯作為一種二維的衍生物石墨烯，具備石墨烯和碳氟化物的結(jié)構(gòu)特征并且展現(xiàn)出一系列新的理化性能，從而為實際生產(chǎn)應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

然而，關(guān)于這類材料的研究大多集中于通過添加未改性的石墨烯或表面修飾改性的氧化石墨烯，來改善納米填料與聚合物基體間的相互作用。目前尚未發(fā)現(xiàn)在mc尼龍制備過程中摻雜氟化石墨烯的研究和報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的在于針對mc尼龍現(xiàn)有技術(shù)的尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和低溫韌性較差等缺陷，通過添加高氟碳比、具有優(yōu)異耐熱性、耐磨性和分散性的氟化石墨烯，提供一種比mc尼龍具有更優(yōu)良的物理、機械性能和耐磨性能的氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料的應(yīng)用。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料，由氟化石墨烯、己內(nèi)酰胺單體、催化劑、引發(fā)劑和非質(zhì)子極性溶劑反應(yīng)制備得到，所述氟化石墨烯和己內(nèi)酰胺單體總質(zhì)量的質(zhì)量比為0.5％～5％:1；所述催化劑與氟化石墨烯的質(zhì)量比為1～5:1；所述引發(fā)劑與氟化石墨烯的質(zhì)量比為1～5:1；所述非質(zhì)子溶劑與氟化石墨烯的液固比為2～10:1。

進一步地，所述氟化石墨烯的氟含量為51％～68％；f/c＞1，失重峰值溫度高于400℃，電阻大于1000ω。

進一步地，所述催化劑為naoh、koh、lioh、na2co3、nah、lih中的至少一種。

進一步地，所述非質(zhì)子極性溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、丙酮、乙腈、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮的至少一種。

進一步地，所述引發(fā)劑為聚異氰酸酯、十二烷基異氰酸酯、十六烷基異氰酸酯、叔丁基異氰酸酯、壬基異氰酸酯、癸基異氰酸酯、辛基異氰酸酯或間甲苯異氰酸酯的任意一種。

進一步地，所述氟化石墨烯和己內(nèi)酰胺單體總質(zhì)量的質(zhì)量比為3％～5％:1；所述催化劑與氟化石墨烯的質(zhì)量比為4～5:1；所述引發(fā)劑與氟化石墨烯的質(zhì)量比為2.5～5:1；所述非質(zhì)子溶劑與氟化石墨烯的質(zhì)量比為液固比為2～2.5:1。

本發(fā)明旨在通過接枝技術(shù)實現(xiàn)尼龍與高氟含量的氟化石墨烯在納米尺度上的共價結(jié)合，所得的納米材料可將氟化石墨烯的尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和耐磨性與聚合物的可加工性和介電性結(jié)合起來，在增強聚合物的機械和摩擦耐磨損性方面有廣泛的應(yīng)用前景，尤其是可加工制備成軸承輪、軸承座在汽車、重型機械設(shè)備配件中得到應(yīng)用。

本發(fā)明所使用的氟化石墨烯在溶劑中具有良好的分散性，不易團聚，在己內(nèi)酰胺單體熔融狀態(tài)下，采用高速攪拌，依靠攪拌溶液的剪切力，實現(xiàn)氟化石墨烯在己內(nèi)酰胺單體中的均勻分散，并通過化學(xué)鍵合實現(xiàn)氟化石墨烯和己內(nèi)酰胺單體的有效結(jié)合。借助氟化石墨烯優(yōu)異的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)和片狀結(jié)構(gòu)，提高氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料的拉伸強度、沖擊強度和耐摩擦性能。

本發(fā)明的另一目的是提供氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料的制備方法，其氟化石墨烯的制備方法包括以下步驟：

s1.在冰浴條件下，將10g石墨粉加入到250ml，64wt％的h2so4中，攪拌時，緩慢添加50gkmno4粉末，在10～15℃下，反應(yīng)2h后，繼續(xù)升溫至35℃，繼續(xù)攪拌反應(yīng)4h；得到溶液一；

s2.將步驟s1所述的溶液一中，添加800ml去離子水，升溫至80℃反應(yīng)30min；將反應(yīng)后溶液的溫度冷卻至室溫，加入50～200ml，38wt％的h2o2溶液至無氣泡產(chǎn)生，轉(zhuǎn)移至透析袋中透析至中性，冷凍干燥得到氧化石墨烯；

s3.稱取步驟s2所述的氧化石墨烯20g于反應(yīng)釜中，室溫下向反應(yīng)釜中通入n2置換出釜中的空氣，然后再通入80～100kpa的f2/n2混合氣體，所述f2/n2混合氣體的f2占混合氣體總體積的10～20％；升溫至180～200℃，氟化12～36h后即制得氟化石墨烯；所述氟化石墨烯的f/c為1.01～1.22。

本發(fā)明中，氟化石墨烯的前驅(qū)體氧化石墨烯是由經(jīng)典的hummers氧化法制備得到的，氧化石墨烯在惰性氣體和f2混合氣氛下進一步發(fā)生氟化反應(yīng)制備而成。

本發(fā)明的另一目的是提供氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料的制備方法，所述氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：

y1.按上述比例稱取氟化石墨烯，將其加入到非極性溶劑中，通過高剪切攪拌器以18000～20000r/min，剪切0.5～1h，再用超聲細胞粉碎機處理1.5～3h；形成穩(wěn)定的氟化石墨烯分散溶液；

y2.將己內(nèi)酰胺單體分成兩份，分別放在反應(yīng)釜a中裝有50％～90％己內(nèi)酰胺單體總質(zhì)量的己內(nèi)酰胺單體一和反應(yīng)釜b中裝有10％～50％己內(nèi)酰胺單體總質(zhì)量的己內(nèi)酰胺單體二；

y21.將步驟y1所述的氟化石墨烯分散溶液滴加到裝有己內(nèi)酰胺單體的反應(yīng)釜a中，在400～800r/min下攪拌，逐步加熱至100～120℃，待所述反應(yīng)釜a中的己內(nèi)酰胺單體一完全熔融后，將所述反應(yīng)釜a抽真空至0.1mpa，調(diào)高轉(zhuǎn)速至8000～10000r/min攪拌30min，使所述氟化石墨烯在己內(nèi)酰胺單體一中均勻分散；再加入naoh溶液，升溫至130～140℃；在0.1mpa下，140℃，10000～20000r/min條件下，減壓蒸餾除水；

y22.將所述反應(yīng)釜b的己內(nèi)酰胺單體二，邊攪拌邊升溫至70～80℃就開始抽真空，待單體熔融后加入引發(fā)劑，繼續(xù)抽真空至0.1mpa并升溫至130～140℃，在10000r/min條件下，繼續(xù)抽真空10min；

y3.將a釜和b釜得到的物料混合后，澆入150～180℃模具內(nèi)聚合成型，反應(yīng)50～80min，繼續(xù)保溫反應(yīng)10～30min；自然冷卻，即得氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明提供的氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料，創(chuàng)造性的將氟化石墨烯于澆筑mc尼龍體系中，mc尼龍與高氟含量的氟化石墨烯在納米尺度上的共價結(jié)合，制備出尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和耐磨性高，綜合性能良好的氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料。

本發(fā)明所使用的氟化石墨烯不僅具有石墨烯材料優(yōu)異的物理、化學(xué)和機械性能，并且由于層間能很小，可作為固體潤滑劑，在高溫、高壓和高負荷下，仍然可以保持優(yōu)秀的潤滑性，加入到mc尼龍中，可增強承載力，降低材料表面因摩擦而產(chǎn)生的熱量。

本發(fā)明所使用的氟化石墨烯在溶劑中具有良好的分散性，不易團聚，在己內(nèi)酰胺單體熔融狀態(tài)下，采用高速攪拌，依靠攪拌溶液的剪切力，實現(xiàn)氟化石墨烯在己內(nèi)酰胺單體中的均勻分散，并通過化學(xué)鍵合實現(xiàn)氟化石墨烯和己內(nèi)酰胺單體的有效結(jié)合。借助氟化石墨烯優(yōu)異的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)和片狀結(jié)構(gòu)，提高氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料的拉伸強度、沖擊強度和耐摩擦性能。

本發(fā)明所提供的制備氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料的方法簡單、設(shè)備要求低、無污染，適宜工業(yè)化，可用于生產(chǎn)汽車、重型機械設(shè)備的配件，制成軸承輪或軸承座。

附圖說明

圖1本發(fā)明制備得到的氟化石墨烯tem圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例進一步詳細說明本發(fā)明。除非特別說明，本發(fā)明實施例使用的各種原料均可以通過常規(guī)市購得到，或根據(jù)本領(lǐng)域的常規(guī)方法制備得到，所用設(shè)備為實驗常用設(shè)備。除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業(yè)與科學(xué)用語與本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員所熟悉的意義相同。

本發(fā)明創(chuàng)造性的將氟化石墨烯于澆筑mc尼龍體系中，尼龍與高氟含量的氟化石墨烯在納米尺度上的共價結(jié)合，制備出尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和耐磨性高，綜合性能良好的氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料。

氟化石墨烯的氟含量為51％～68％；f/c＞1，失重峰值溫度高于400℃，電阻大于1000ω。氟化石墨烯中，氟碳比越大，氟化石墨烯的物理性能就越好。因此，在本專利中選擇高氟碳比的氟化石墨烯作為增強材料。

引發(fā)劑選用聚異氰酸酯、十二烷基異氰酸酯、十六烷基異氰酸酯、叔丁基異氰酸酯、壬基異氰酸酯、癸基異氰酸酯、辛基異氰酸酯或間甲苯異氰酸酯的任意一種。

催化劑為naoh、koh、lioh、na2co3、nah、lih中的至少一種；優(yōu)選naoh。

非質(zhì)子極性溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、丙酮、乙腈、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮的至少一種。

實施例1

(1)氟化石墨烯的制備

s1.在冰浴條件下，將10g石墨粉加入到250ml，64wt％的h2so4中，攪拌時，緩慢添加50gkmno4粉末，在10～15℃下，反應(yīng)2h后，繼續(xù)升溫至35℃，繼續(xù)攪拌反應(yīng)4h；得到溶液一；

s2.將步驟s1所得的溶液一中，添加800ml去離子水，升溫至80℃反應(yīng)30min；將反應(yīng)后溶液的溫度冷卻至室溫，加入50ml，38wt％的h2o2溶液至無氣泡產(chǎn)生，轉(zhuǎn)移至透析袋中透析至中性，冷凍干燥得到氧化石墨烯；

s3.稱取步驟s2所得的氧化石墨烯20g于反應(yīng)釜中，室溫下向反應(yīng)釜中通入n2置換出釜中的空氣，然后再通入80kpa的f2/n2混合氣體，f2/n2混合氣體的f2占混合氣體總體積的10％；升溫至180℃，氟化12h后即制得氟化石墨烯；通過x射線光電子能譜測試，氟化石墨烯表面的的f/c為1.01。

(2)氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料的制備

y1.按表1比例稱取氟化石墨烯，將其加入到99％的非極性溶劑中，通過高剪切攪拌器以18000r/min，剪切0.5h，再用超聲細胞粉碎機處理1.5h；形成穩(wěn)定的氟化石墨烯分散溶液；

y2.將己內(nèi)酰胺單體分成兩份，分別放在反應(yīng)釜a中裝有5kg己內(nèi)酰胺單體一和反應(yīng)釜b中裝有5kg己內(nèi)酰胺單體二；

y21.將步驟y1所的氟化石墨烯分散溶液滴加到裝有己內(nèi)酰胺單體的反應(yīng)釜a中，在400r/min下攪拌，逐步加熱至100℃，待所述反應(yīng)釜a中的己內(nèi)酰胺單體一完全熔融后，將反應(yīng)釜a抽真空至0.1mpa，調(diào)高轉(zhuǎn)速至8000r/min攪拌30min，使所述氟化石墨烯在己內(nèi)酰胺單體一中均勻分散；再加入125ml的40wt％的naoh溶液，升溫至130℃；在0.1mpa下，140℃，10000r/min條件下，減壓蒸餾除水；

y22.將反應(yīng)釜b的己內(nèi)酰胺單體二，邊攪拌邊升溫至70℃就開始抽真空，待單體熔融后加入引發(fā)劑，繼續(xù)抽真空至0.1mpa并升溫至130℃，在10000r/min條件下，繼續(xù)抽真空10min；

y3.將a釜和b釜得到的物料混合后，澆入150℃模具內(nèi)聚合成型，反應(yīng)80min，繼續(xù)保溫反應(yīng)10min；自然冷卻，即得氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料。

實施例2

(1)氟化石墨烯的制備

實施例2中氟化石墨烯的制備的方法與實施例1相同，其不同之處在于，步驟s3中的通入85kpa的f2/n2混合氣體，f2/n2混合氣體的f2占混合氣體總體積的14％；升溫至185℃，氟化18h后即制得氟化石墨烯；通過x射線光電子能譜測試，氟化石墨烯表面的的f/c為1.06。

(2)氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料的制備

y1.按表1比例稱取氟化石墨烯，將其加入到99％的非極性溶劑中，通過高剪切攪拌器以20000r/min，剪切1h，再用超聲細胞粉碎機處理3h；形成穩(wěn)定的氟化石墨烯分散溶液；

y2.將己內(nèi)酰胺單體分成兩份，分別放在反應(yīng)釜a中裝有6kg己內(nèi)酰胺單體一和反應(yīng)釜b中裝有4kg己內(nèi)酰胺單體二；

y21.將步驟y1所的氟化石墨烯分散溶液滴加到裝有己內(nèi)酰胺單體的反應(yīng)釜a中，在600r/min下攪拌，逐步加熱至120℃，待所述反應(yīng)釜a中的己內(nèi)酰胺單體一完全熔融后，將反應(yīng)釜a抽真空至0.1mpa，調(diào)高轉(zhuǎn)速至8000r/min攪拌30min，使所述氟化石墨烯在己內(nèi)酰胺單體一中均勻分散；再加入250ml的40wt％的naoh溶液，升溫至140℃；在0.1mpa下，140℃，10000r/min條件下，減壓蒸餾除水；

y22.將反應(yīng)釜b的己內(nèi)酰胺單體二，邊攪拌邊升溫至80℃就開始抽真空，待單體熔融后加入引發(fā)劑，繼續(xù)抽真空至0.1mpa并升溫至140℃，在15000r/min條件下，繼續(xù)抽真空10min；

y3.將a釜和b釜得到的物料混合后，澆入180℃模具內(nèi)聚合成型，反應(yīng)50min，繼續(xù)保溫反應(yīng)10min；自然冷卻，即得氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料。

實施例3

(1)氟化石墨烯的制備

實施例3中氟化石墨烯的制備的方法與實施例2相同。

(2)氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料的制備

y1.按表1比例稱取氟化石墨烯，將其加入到99％的非極性溶劑中，通過高剪切攪拌器以20000r/min，剪切0.5h，再用超聲細胞粉碎機處理2h；形成穩(wěn)定的氟化石墨烯分散溶液；

y2.將己內(nèi)酰胺單體分成兩份，分別放在反應(yīng)釜a中裝有6kg己內(nèi)酰胺單體一和反應(yīng)釜b中裝有4kg己內(nèi)酰胺單體二；

y21.將步驟y1所的氟化石墨烯分散溶液滴加到裝有己內(nèi)酰胺單體的反應(yīng)釜a中，在600r/min下攪拌，逐步加熱至120℃，待所述反應(yīng)釜a中的己內(nèi)酰胺單體一完全熔融后，將反應(yīng)釜a抽真空至0.1mpa，調(diào)高轉(zhuǎn)速至9000r/min攪拌30min，使所述氟化石墨烯在己內(nèi)酰胺單體一中均勻分散；再加入500ml的60wt％的naoh溶液，升溫至140℃；在0.1mpa下，140℃，10000r/min條件下，減壓蒸餾除水；

y22.將反應(yīng)釜b的己內(nèi)酰胺單體二，邊攪拌邊升溫至80℃就開始抽真空，待單體熔融后加入引發(fā)劑，繼續(xù)抽真空至0.1mpa并升溫至140℃，在10000r/min條件下，繼續(xù)抽真空10min；

y3.將a釜和b釜得到的物料混合后，澆入170℃模具內(nèi)聚合成型，反應(yīng)60min，繼續(xù)保溫反應(yīng)20min；自然冷卻，即得氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料。

實施例4

(1)氟化石墨烯的制備

實施例4中氟化石墨烯的制備的方法與實施例1相同，其不同之處在于，步驟s3中的通入90kpa的f2/n2混合氣體，f2/n2混合氣體的f2占混合氣體總體積的16％；升溫至190℃，氟化24h后即制得氟化石墨烯；通過x射線光電子能譜測試，氟化石墨烯表面的的f/c為1.16。

(2)氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料的制備.

y1.按表1比例稱取氟化石墨烯，將其加入到99％的非極性溶劑中，通過高剪切攪拌器以20000r/min，剪切0.5h，再用超聲細胞粉碎機處理1.5h；形成穩(wěn)定的氟化石墨烯分散溶液；

y2.將己內(nèi)酰胺單體分成兩份，分別放在反應(yīng)釜a中裝有6kg己內(nèi)酰胺單體一和反應(yīng)釜b中裝有4kg己內(nèi)酰胺單體二；

y21.將步驟y1所的氟化石墨烯分散溶液滴加到裝有己內(nèi)酰胺單體的反應(yīng)釜a中，在600r/min下攪拌，逐步加熱至120℃，待所述反應(yīng)釜a中的己內(nèi)酰胺單體一完全熔融后，將反應(yīng)釜a抽真空至0.1mpa，調(diào)高轉(zhuǎn)速至9000r/min攪拌30min，使所述氟化石墨烯在己內(nèi)酰胺單體一中均勻分散；再加入1000ml的60wt％的naoh溶液，升溫至140℃；在0.1mpa下，140℃，10000r/min條件下，減壓蒸餾除水；

y22.將反應(yīng)釜b的己內(nèi)酰胺單體二，邊攪拌邊升溫至80℃就開始抽真空，待單體熔融后加入引發(fā)劑，繼續(xù)抽真空至0.1mpa并升溫至140℃，在10000r/min條件下，繼續(xù)抽真空10min；

y3.將a釜和b釜得到的物料混合后，澆入170℃模具內(nèi)聚合成型，反應(yīng)70min，繼續(xù)保溫反應(yīng)20min；自然冷卻，即得氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料。

實施例5

(1)氟化石墨烯的制備

實施例5中氟化石墨烯的制備的方法與實施例4相同。

(2)氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料的制備

y1.按表1比例稱取氟化石墨烯，將其加入到99％的非極性溶劑中，通過高剪切攪拌器以20000r/min，剪切0.5h，再用超聲細胞粉碎機處理2h；形成穩(wěn)定的氟化石墨烯分散溶液；

y2.將己內(nèi)酰胺單體分成兩份，分別放在反應(yīng)釜a中裝有8kg己內(nèi)酰胺單體一和反應(yīng)釜b中裝有2kg己內(nèi)酰胺單體二；

y21.將步驟y1所的氟化石墨烯分散溶液滴加到裝有己內(nèi)酰胺單體的反應(yīng)釜a中，在600r/min下攪拌，逐步加熱至120℃，待所述反應(yīng)釜a中的己內(nèi)酰胺單體一完全熔融后，將反應(yīng)釜a抽真空至0.1mpa，調(diào)高轉(zhuǎn)速至10000r/min攪拌30min，使所述氟化石墨烯在己內(nèi)酰胺單體一中均勻分散；再加入1000ml的80wt％的naoh溶液，升溫至140℃；在0.1mpa下，140℃，10000r/min條件下，減壓蒸餾除水；

y22.將反應(yīng)釜b的己內(nèi)酰胺單體二，邊攪拌邊升溫至80℃就開始抽真空，待單體熔融后加入引發(fā)劑，繼續(xù)抽真空至0.1mpa并升溫至140℃，在20000r/min條件下，繼續(xù)抽真空10min；

y3.將a釜和b釜得到的物料混合后，澆入170℃模具內(nèi)聚合成型，反應(yīng)70min，繼續(xù)保溫反應(yīng)20min；自然冷卻，即得氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料。

實施例6

(1)氟化石墨烯的制備

實施例6中氟化石墨烯的制備的方法與實施例1相同。其不同之處在于，步驟s3中的通入100kpa的f2/n2混合氣體，f2/n2混合氣體的f2占混合氣體總體積的20％；升溫至200℃，氟化36h后即制得氟化石墨烯；通過x射線光電子能譜測試，氟化石墨烯表面的的f/c為1.22。

(2)氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料的制備

y1.按表1比例稱取氟化石墨烯，將其加入到99％的非極性溶劑中，通過高剪切攪拌器以20000r/min，剪切0.5h，再用超聲細胞粉碎機處理2h；形成穩(wěn)定的氟化石墨烯分散溶液；

y2.將己內(nèi)酰胺單體分成兩份，分別放在反應(yīng)釜a中裝有9kg己內(nèi)酰胺單體一和反應(yīng)釜b中裝有1kg己內(nèi)酰胺單體二；

y21.將步驟y1所的氟化石墨烯分散溶液滴加到裝有己內(nèi)酰胺單體的反應(yīng)釜a中，在800r/min下攪拌，逐步加熱至120℃，待所述反應(yīng)釜a中的己內(nèi)酰胺單體一完全熔融后，將反應(yīng)釜a抽真空至0.1mpa，調(diào)高轉(zhuǎn)速至10000r/min攪拌30min，使所述氟化石墨烯在己內(nèi)酰胺單體一中均勻分散；再加入3125ml的80wt％的naoh溶液，升溫至140℃；在0.1mpa下，140℃，10000r/min條件下，減壓蒸餾除水；

y22.將反應(yīng)釜b的己內(nèi)酰胺單體二，邊攪拌邊升溫至80℃就開始抽真空，待單體熔融后加入引發(fā)劑，繼續(xù)抽真空至0.1mpa并升溫至140℃，在10000r/min條件下，繼續(xù)抽真空10min；

y3.將a釜和b釜得到的物料混合后，澆入170℃模具內(nèi)聚合成型，反應(yīng)70min，繼續(xù)保溫反應(yīng)20min；自然冷卻，即得氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料。

對比例1

稱取定量的己內(nèi)酰胺加入到反應(yīng)釜中密封，升溫到100～120℃，待己內(nèi)酰胺單體完全熔融后抽真空，在120℃下脫除水分和低沸點雜質(zhì)；加入的naoh，每100ml己內(nèi)酰胺中加入0.3mol的naoh，繼續(xù)攪拌，抽真空并升溫至160℃，再添加聚異氰酸酯膠，每100ml己內(nèi)酰胺中添加0.3mol的聚異氰酸酯，繼續(xù)攪拌反應(yīng)15min；最后快速轉(zhuǎn)移至170℃的模具中，恒溫聚合30min，待自然冷卻后脫模得到mc尼龍材料。

表1

為了進一步說明，本發(fā)明將實施例1～6中制備得到的氟化石墨烯材料進行透射電子顯微鏡分析，如圖1可見，本發(fā)明所制備及采用的氟化石墨烯仍然具有良好的片層狀結(jié)構(gòu)，并呈現(xiàn)出良好的透明形態(tài)，不同于氧化石墨烯，氟化石墨烯是剛性分子不會出現(xiàn)褶皺狀態(tài)，適用于復(fù)合材料的應(yīng)用。

本發(fā)明中的實施例1～實施例6中任意所得氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料及對比例1中的材料進行拉伸強度、沖擊強度、摩擦系數(shù)和體積磨損率的測定。具體的測定結(jié)果如表2所示。

表2

由表2所知，本發(fā)明制備得到的氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料，通過氟化石墨烯接枝改性的己內(nèi)酰胺制備氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料，借助氟化石墨烯優(yōu)異的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)和片狀結(jié)構(gòu)，提高氟化石墨烯/mc尼龍復(fù)合材料的拉伸強度、沖擊強度和耐摩擦性能?？箾_擊強度比現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品提高2倍以上，積磨損率亦明顯降低，具有很好的機械性能。

本發(fā)明所使用的氟化石墨烯不僅具有石墨烯材料優(yōu)異的物理、化學(xué)和機械性能，并且由于層間能很小，可作為固體潤滑劑，在高溫、高壓和高負荷下，仍然可以保持優(yōu)秀的潤滑性，加入到mc尼龍中，可增強承載力，降低材料表面因摩擦而產(chǎn)生的熱量。

發(fā)明人聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細工藝設(shè)備和工藝流程才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。