專利名稱：高強(qiáng)阻燃聚合物pa/pp合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改性高分子新材料領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)阻燃聚合物PA/PP合金。這種材料可廣泛應(yīng)用于汽車、電子電氣、油田設(shè)備等領(lǐng)域中，作為制造另部件所使用的材料。
背景技術(shù)：
PA/PP合金是把尼龍(PA)與聚丙烯(PP)兩種樹脂通過相容劑共混結(jié)合，并經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)塑化造粒而成的一種塑料合金新材料。這種材料既有尼龍(PA)的優(yōu)點(diǎn)，又有聚丙烯(PP)的特性，因此具有較好綜合力學(xué)性能，而且表面光潔、色澤透亮，是制造汽車、電子電氣、油田設(shè)備等零部件和結(jié)構(gòu)件比較理想的塑料合金材料。
目前，高性能優(yōu)質(zhì)的PA/PP合金材料生產(chǎn)技術(shù)主要掌握在國外的幾家大公司手中，比如日本宇部興產(chǎn)、昭和電工、德國Bayer、美國Allied、Dupant等。而國外大公司在這種新材料的技術(shù)方面對我國采取封鎖。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國去年的進(jìn)口量達(dá)2萬噸，隨著我國汽車、電子行業(yè)的高速發(fā)展，預(yù)計(jì)今后每年的需求增長量將超過20％。據(jù)了解，目前國內(nèi)有關(guān)科研單位，如清華大學(xué)、成都科大、中科院化學(xué)所、上海日之升、上海杰士杰、江蘇石油化工學(xué)院等做過一些研究，也有少部分產(chǎn)品推向市場，但總體來說綜合性能不理想，與國外同類產(chǎn)品差距很大，更不能替代進(jìn)口。
PA6/PP合金材料主要是PA6與PP的共混體系，由于PA6與PP不具有熱力學(xué)相容性，必須通過相容劑作用來提高兩相界面粘結(jié)力，且在擠出機(jī)強(qiáng)烈剪切作用下才能得到較理想的合金材料。PA6與PP相容劑一直是國內(nèi)外研究開發(fā)的重點(diǎn)。據(jù)申請了解，目前一般采用順丁烯二酸酐接枝PP作為相容劑的居多，此外，還有苯乙烯系化合物接枝順丁烯二酸酐，PP接枝丙烯酸或馬來酸二丁酯或馬來酸，2-羥乙基甲基丙烯酸/異佛爾酮/二異氰酸共聚物，三烯丙基異氰尿酸酯作為相容劑。這些相容劑的使用盡管各有利弊，但總體來說均存在一些缺點(diǎn)，影響聚合物PA6/PP合金材料的性能。另一方面，隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)，國家對新材料的環(huán)保要求也在不斷提高，而現(xiàn)有的PA6/PP合金材料中，據(jù)申請人初步了解不沒有阻燃的品種，即使有阻燃品種其采用的阻燃劑大多為含鹵素阻燃劑而不符合環(huán)保要求。因此研究開發(fā)綜合性能優(yōu)良的高強(qiáng)、環(huán)保、阻燃型PA6/PP合金材料，對于填補(bǔ)國內(nèi)空白，促進(jìn)我國新材料產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是要打破國外的技術(shù)壟斷，研究開發(fā)一種新的高性能環(huán)保阻燃PA6/PP合金材料，以取代國外在這一高端技術(shù)領(lǐng)域中的同類產(chǎn)品。其中，主要是要解決PA6與PP兩相的相容性問題，以利于充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)選擇新型無鹵阻燃劑達(dá)到環(huán)保的目的。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種高強(qiáng)阻燃聚合物PA/PP合金，原料配方為主料(1)、尼龍6(PA6) 50～60重量份數(shù)；(2)、聚丙烯(PP) 25～35重量份數(shù)；輔料(1)、復(fù)合阻燃劑聚磷酸胺 4～6重量份數(shù)；三聚氰胺 1～3重量份數(shù)；氨基硅烷 1重量份數(shù)；(2)、相容劑磺化聚苯乙烯鋅8～12重量份數(shù)；(3)、抗氧劑抗氧劑10100.2重量份數(shù)；抗氧劑168 0.2重量份數(shù)。
制備方法如下(1)、準(zhǔn)備助劑復(fù)合型阻燃劑將聚磷酸胺、三聚氰胺和氨基硅烷按所述配方比例進(jìn)行混合得到復(fù)合型阻燃劑；(2)、主輔料混合將干燥的主料與復(fù)合型阻燃劑、相容劑、抗氧劑進(jìn)行混合攪拌，使各組分充分分散均勻；(3)、熔融擠出將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，熔融擠出溫度在230～255℃范圍；(4)、造粒及后處理對擠出的物料造粒及后處理得成品。
上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1、上述方案中，為了進(jìn)一步提高PA6與PP兩相界面粘結(jié)力，所述磺化聚苯乙烯鋅相容劑為高聚體產(chǎn)物，其聚合物中的離子基團(tuán)在15％mol以內(nèi)。
2、上述方案中，抗氧劑1010和抗氧劑168為商品名和商品牌號。
3、上述方案中，所述第(2)步主輔料混合中，采用攪拌器在1000轉(zhuǎn)/每分以上的高速條件下混合攪拌，這樣效果更好。
4、上述方案中，所述后處理包括冷卻、風(fēng)干、切粒、過篩、過磁、干燥、包裝流程。
本發(fā)明關(guān)鍵技術(shù)及原理如下本發(fā)明采用新型高聚體相容劑，得到了較好綜合性能的PA6/PP合金材料。高聚體是指含少量(不超過15％mol)離子基團(tuán)的聚合物，是在極性聚合物與非極性聚合物共混時(shí)，能起到很好的增容作用。其原理是尼龍6與酰胺基團(tuán)中的氮原子上存在孤對電子，可與這種離子交聯(lián)聚合物中的鋅原子形成配位鍵，從而產(chǎn)生共交聯(lián)作用。研究顯示，這種離子交聯(lián)聚合物不僅顯著地提高了聚烯烴彈性體在尼龍6基體中的分散性，減小分散相粒徑；同時(shí)，這種離子交聯(lián)聚合物可以在尼龍6基體與彈性體之間形成一種絮凝層，在絮凝區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)烈的相互作用，因而有效地提高了尼龍6與彈性體之間的界面相容性。
采用聚磷酸胺和三聚氰胺作為主阻燃劑。聚磷酸胺的阻燃機(jī)理是其受熱脫水后生成聚磷酸強(qiáng)脫水劑，促使聚合物表面脫水生成碳化物，加之生成的非揮發(fā)性磷的氧化物及聚磷酸對基材表面進(jìn)行覆蓋，隔絕空氣從而達(dá)到阻燃的目的。
聚磷酸胺同時(shí)含有氮元素，受熱分解放出CO2，N2，NH3等氣體，這些氣體不易燃燒，阻斷了氧的供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了阻燃增效和協(xié)同效應(yīng)。
三聚氰胺的升華熱為121.3±4.1KJ/mol，當(dāng)聚合物被點(diǎn)燃時(shí)，三聚氰胺升化而吸熱，同時(shí)揮發(fā)物的燃燒熱非常小，為-1965KJ/mol，比一般降解產(chǎn)物的燃燒熱小2～3倍，減少了熱量的傳遞。每摩爾的三聚氰胺燃燒時(shí)產(chǎn)生3摩爾的水、CO2、N2，起到期吸熱和稀釋的作用，且大量氣體同時(shí)放出，沖散聚合物裂解揮發(fā)物，減少它們在燃燒區(qū)的停留時(shí)間，并帶走大量的熱。三聚氰胺的揮發(fā)物再聚形成白煙，為聚合物表面提供了“第三體”，移走自由基相互碰撞的動(dòng)量，允許了自由基的再化合，阻止了輻射能的傳遞，還作為“熱阱”吸收能量。三聚氰胺并未完全升華部分，發(fā)生縮聚反應(yīng)，放出氨氣，形成多環(huán)三聚氰胺衍生物，促使PA6成碳?？傊?，三聚氰胺在聚合物的點(diǎn)燃、火焰的傳播，凝聚項(xiàng)裂解和阻燃等各個(gè)過程中起到一定的阻止作用。
因這兩種主阻燃劑存在缺陷，即在高溫或溫度大的環(huán)境中長期使用，會出現(xiàn)“起霜”現(xiàn)象，所以本發(fā)還選用了氨基硅烷來對主阻燃劑進(jìn)行處理，解決了主阻燃劑在體系中分散性、相容性不好的問題，很好的起到了偶聯(lián)劑的作用，成功地解決了本發(fā)明產(chǎn)品在高溫高濕條件下的“起霜”現(xiàn)象。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果1、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)1)新型高效相容劑相容劑的好壞直接關(guān)系到PA6/PP合金材料的性能。以往采用的一些相容劑總有一些缺點(diǎn)，影響聚合物合金材料的性能，本發(fā)明采用高聚體磺化聚苯乙烯鋅作為相容劑，成功的解決了以往的技術(shù)難題，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明使用本發(fā)明相容劑后PA6/PP合金材料具有良好的性能，達(dá)到或超過了國外同類產(chǎn)品的性能，在客觀上證明了該相容劑良好的增容效果。
2)高效的阻燃體系本發(fā)明采用自行設(shè)計(jì)的復(fù)配無鹵阻燃劑體系——三聚氰胺和聚磷酸胺協(xié)同阻燃，同時(shí)用氨基硅烷對阻燃劑進(jìn)行表面處理，與傳統(tǒng)的十溴聯(lián)苯醚加氧化銻體系相比，具有添加量小，發(fā)煙量小，制件不會出現(xiàn)“起霜”現(xiàn)象，外觀好，對環(huán)境損害小，對產(chǎn)品的其他性能影響小等特點(diǎn)。符合國際上對阻燃塑料的無鹵化要求，是環(huán)保型阻燃塑料的升級換代產(chǎn)品。
3)率先開發(fā)出具有環(huán)保型高阻燃性能的PA6/PP合金縱觀國內(nèi)外PA6/PP合金產(chǎn)品，還沒有發(fā)現(xiàn)有阻燃的品種，這不是因?yàn)樽枞糚A6/PP合金沒有市場，恰恰相反，這類合金產(chǎn)品由于有著低成本高性能的優(yōu)勢，符合汽車、電氣行業(yè)對產(chǎn)品安全性能日益提高的要求，市場需求的增長會超過一般合金產(chǎn)品。同時(shí)本發(fā)明產(chǎn)品阻燃體系屬于無鹵環(huán)保型，符合國際上對塑料產(chǎn)品的環(huán)保要求。
本發(fā)明產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)與國外同類產(chǎn)品的比較


從以上比較可以看出，本發(fā)明產(chǎn)品的絕大部分性能指標(biāo)都有達(dá)到或超過了國外同類產(chǎn)品的指標(biāo)。
2、本發(fā)明產(chǎn)品特點(diǎn)1)采用新型高聚體相容劑，很好的解決了PA6/PP體系的相容問題，PP粒子的粒徑小，分布均勻。
2)采用無鹵高效復(fù)合阻燃劑，開創(chuàng)了PA6/PP合金的阻燃級產(chǎn)品。
3)本發(fā)明力學(xué)性能優(yōu)異，沖擊強(qiáng)度高，可做多種電器件、汽車的結(jié)構(gòu)件。
4)本發(fā)明在低溫條件下機(jī)械性能保留值高，適合制備溫度使用范圍寬的部件。
5)本發(fā)明高溫條件下使用無阻燃劑析出。
6)本發(fā)明產(chǎn)品光澤度高，易于配成各種不同顏色。
7)本發(fā)明產(chǎn)品價(jià)格與國外同類產(chǎn)品相比低近30％，具有很強(qiáng)的市場競爭力。


附圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一種高強(qiáng)阻燃聚合物PA/PP合金，原料總配方為主料(1)、尼龍6(PA6)50～60重量份數(shù)；(2)、聚丙烯(PP)25～35重量份數(shù)；輔料(1)、復(fù)合阻燃劑聚磷酸胺 4～6重量份數(shù)；三聚氰胺 1～3重量份數(shù)；氨基硅烷 1重量份數(shù)；
(2)、相容劑磺化聚苯乙烯鋅8～12重量份數(shù)；(3)、抗氧劑抗氧劑1010 0.2重量份數(shù)；抗氧劑168 0.2重量份數(shù)。
本實(shí)施例主要考慮相容劑含量對PA6/PP合金材料力學(xué)性能的影響。PA6∶PP∶聚磷酸胺∶三聚氰胺∶氨基硅烷之間的最佳比例為55∶30∶5∶2∶1。以下在PA6∶PP∶聚磷酸胺∶三聚氰胺∶氨基硅烷之間的最佳比例條件下，改變相容劑含量并用3個(gè)例子加以說明，具體見下表

從上表可以看出，相容劑可在8～12重量份數(shù)之間變化，而產(chǎn)品綜合性能指標(biāo)仍能達(dá)到國外進(jìn)口產(chǎn)品指標(biāo)。致于主料、復(fù)合阻燃劑可按照以上總配方范圍變化，可制造出不同品級和不同性能的產(chǎn)品，以滿足不同客戶、不同產(chǎn)品的要求。所述磺化聚苯乙烯鋅相容劑為高聚體產(chǎn)物，其聚合物中的離子基團(tuán)在15％mol以內(nèi)。
參見圖1所示，制備方法如下制備方法如下(1)、準(zhǔn)備助劑復(fù)合型阻燃劑將聚磷酸胺、三聚氰胺和氨基硅烷按所述配方比例進(jìn)行混合得到復(fù)合型阻燃劑；(2)、主輔料混合將干燥的主料與復(fù)合型阻燃劑、相容劑、抗氧劑采用攪拌器在1000轉(zhuǎn)/每分以上的高速條件下混合攪拌，使各組分充分分散均勻；(3)、熔融擠出將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，熔融擠出溫度在230～255℃范圍；(4)、造粒及后處理對擠出的物料進(jìn)行冷卻→風(fēng)干→切粒→過篩→過磁→干燥→包裝得成品。
上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)阻燃聚合物PA/PP合金，其特征在于原料配方為主料(1)、尼龍6 50～60重量份數(shù)；(2)、聚丙烯25～35重量份數(shù)；輔料(1)、復(fù)合阻燃劑聚磷酸胺 4～6重量份數(shù)；三聚氰胺 1～3重量份數(shù)；氨基硅烷 1重量份數(shù)；(2)、相容劑磺化聚苯乙烯鋅 8～12重量份數(shù)；(3)、抗氧劑抗氧劑1010 0.2重量份數(shù)；抗氧劑168 0.2重量份數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)阻燃聚合物PA/PP合金，其特征在于制備方法如下(1)、準(zhǔn)備助劑復(fù)合型阻燃劑將聚磷酸胺、三聚氰胺和氨基硅烷按所述配方比例進(jìn)行混合得到復(fù)合型阻燃劑；(2)、主輔料混合將干燥的主料與復(fù)合型阻燃劑、相容劑、抗氧劑進(jìn)行混合攪拌，使各組分充分分散均勻；(3)、熔融擠出將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，熔融擠出溫度在230～255℃范圍；(4)、造粒及后處理對擠出的物料造粒及后處理得成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)阻燃聚合物PA/PP合金，其特征在于所述磺化聚苯乙烯鋅相容劑為高聚體產(chǎn)物，其聚合物中的離子基團(tuán)在15％mol以內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)阻燃聚合物PA/PP合金，其特征在于所述第(2)步主輔料混合中，采用攪拌器在1000轉(zhuǎn)/每分以上的高速條件下混合攪拌。
全文摘要
一種高強(qiáng)阻燃聚合物PA/PP合金，其特征在于原料配方(重量)為主料(1).尼龍6(PA6)50～60份；(2).聚丙烯(PP)25～35份；輔料(1).復(fù)合阻燃劑－聚磷酸胺4～6份、三聚氰胺1～3份和氨基硅烷1份；(2).相容劑－磺化聚苯乙烯鋅8～12份；(3).抗氧劑－抗氧劑1010/168，0.2/0.2份。本發(fā)明以PA6和PP為主料采用復(fù)配阻燃技術(shù)和相容技術(shù)經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)塑化造粒而成。通過體系各組分的協(xié)同作用，使產(chǎn)品具有優(yōu)異的綜合性能，阻燃性能達(dá)到UL94V－0標(biāo)準(zhǔn)要求，從根本上解決了PA6與PP兩相的相容性問題，而且成本低，可廣泛應(yīng)用于制造高強(qiáng)、阻燃以及各種厚度的電氣零部件及汽車結(jié)構(gòu)件。
文檔編號C08K5/00GK1789336SQ20051002257
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者吳覓修 申請人:吳覓修