一種玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料，由如下重量份數(shù)的組分：聚酰胺6樹脂60~70份、玻璃纖維10～30份、阻燃劑5-8份、阻燃協(xié)效劑2-3份、相容劑6～12份、抗氧劑0.3～0.8份以及潤滑劑0.3～0.8份共混而成。本發(fā)明還公開了上述復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料不僅具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能和阻燃性能，而且采用該復(fù)合材料制得的成品尺寸穩(wěn)定、低翹曲、耐油、耐高溫，由于本發(fā)明復(fù)合材料所需阻燃劑添加量少，因此大大降低了材料的生產(chǎn)成本，本發(fā)明復(fù)合材料能夠廣泛應(yīng)用于電子電器、汽車等特殊領(lǐng)域。
【專利說明】一種玻纖增強(qiáng)無南阻燃聚酰胺6復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料，還涉及上述復(fù)合材料的制備方法，屬于高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]玻纖增強(qiáng)PA6 (聚酰胺6即為PA6,以下簡稱PA6)是PA6改性中一種常用的改性方法，玻纖增強(qiáng)后的PA6在力學(xué)性能、耐疲勞、耐蠕變性等方面均有得明顯的提高，同時(shí)采用該材料制得的成品尺寸穩(wěn)定，從而擴(kuò)大了 PA6的應(yīng)用領(lǐng)域。然而，由于玻纖的“燭芯效應(yīng)”，玻纖增強(qiáng)PA6比純PA6更易燃燒，且易產(chǎn)生帶焰滴落，從而限制了玻纖增強(qiáng)PA6在阻燃要求較髙產(chǎn)品上的應(yīng)用。
[0003]三聚氰胺聚磷酸鹽(M P P) MPP中的磷、氮元素共存，燃燒過程中MPP釋放酸源、氣源，促進(jìn)PA6降解形成膨脹炭層，既可吸附熔滴，也可使內(nèi)部基材與氧、熱隔絕，達(dá)到阻燃的效果，但是將MPP應(yīng)用到玻纖增強(qiáng)PA6上，如若要達(dá)到較高的阻燃級(jí)別，就要增大MPP的添加量，這樣就會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料的力學(xué)性能損失很大，尤其是沖擊強(qiáng)度損失較大，不能滿足應(yīng)用要求。針對(duì)這一問題，可通過添加增韌劑的途徑予以解決。常用于PA6的增韌劑有彈性體EPDM、SBS、POE、EVA或有機(jī)/無機(jī)剛性納米粒子、聚烯烴PE或PP等。但是通過研究發(fā)現(xiàn)，在阻燃玻纖增強(qiáng)PA6復(fù)合材料中加入增韌劑會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料的阻燃性能下降。因此一種所需阻燃劑添加量少，且同時(shí)還能具備良好力學(xué)性能和阻燃性能的玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料的開發(fā)很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種所需阻燃劑添加量少，且同時(shí)還能具備良好力學(xué)性能和阻燃性能的玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料。
[0005]本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是提供上述玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料的制備方法。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)手段為:
一種玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料，由如下重量份數(shù)的組分:聚酰胺6樹脂60^70份、玻璃纖維10~30份、阻燃劑5-8份、阻燃協(xié)效劑2_3份、相容劑6~12份、抗氧劑0.3~0.8份以及潤滑劑0.3~0.8份共混而成。
[0007]其中，所述阻燃劑為聚多磷酸銨、三聚氰胺、膨脹型石墨、三聚氰胺磷酸鹽、硼酸鋅、TGIC、MCA或MPP中的任意一種或任意幾種按任意比例的混合,進(jìn)一步優(yōu)選三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)或蜜胺聚磷酸鹽(MPP)。
[0008]其中，所述阻燃協(xié)效劑為硼酸鋅或季戊四醇或兩種阻燃協(xié)效劑按任意比例的混合。阻燃協(xié)效劑在整個(gè)阻燃體系中起到協(xié)調(diào)物理性能，提高阻燃效果的作用，阻燃協(xié)效劑的添加能夠大大減少阻燃劑的用量。
[0009] 其中，所述相容劑由以下方法制備得到:在60°C恒溫水浴下，將苯乙烯和丙烯酸在168引發(fā)劑作用下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，得到苯乙烯一丙烯酸共聚物，其中，苯乙烯、丙烯酸和引發(fā)劑的體積比為60:40:0.2 ;將苯乙烯一丙烯酸共聚物通過物理噴淋包覆在硅橡膠的表面，得到表面包覆聚苯乙烯-丙烯酸的硅橡膠。上述方法中引發(fā)劑為:UV樹脂引發(fā)劑(EB168)。
[0010]硅橡膠表面的笨乙烯自帶苯環(huán)，苯環(huán)本身具有很好的阻燃效果，因此復(fù)合材料里所需添加的阻燃劑變少；另外，硅橡膠表面的苯乙烯一丙烯酸能提高硅橡膠與阻燃劑之間的相容性，從而減小了由于阻燃劑的添加對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，進(jìn)而提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能，另外，硅橡膠本身就是增韌劑，進(jìn)而核殼結(jié)構(gòu)硅橡膠的加入大大提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能。
[0011]硅橡膠是一種高效、耐候型抗沖擊改性劑，它是由苯乙烯-丙烯酸接枝共聚物和二甲基硅橡膠形成的IPN結(jié)構(gòu)的聚合物，表面為苯乙烯-丙烯酸，硅橡膠在復(fù)合材料中既起到增容作用同時(shí)還有增韌的效果，核殼結(jié)構(gòu)的硅橡膠能使復(fù)合材料用很少的添加量(即阻燃劑的添加量大大減少)就使材料既表現(xiàn)出很好的韌性又具備很好的阻燃性能。
[0012]其中，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076或抗氧劑1098中的任意一種或任意兩種按任意比例的混合。
[0013]上述玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
步驟I，將所需重量份數(shù)的聚酰胺6樹脂進(jìn)行干燥處理；其中，干燥時(shí)間為2-5h，干燥溫度為100° C；
步驟2，將所需重量份 數(shù)的阻燃劑、阻燃協(xié)效劑、相容劑、抗氧劑、潤滑劑以及干燥后的聚酰胺6樹脂置于攪拌機(jī)中，高速攪拌下混合均勻，得到預(yù)混料；其中，攪拌時(shí)間為5~IOmin ；
步驟3，將步驟2的預(yù)混料以及一定重量份數(shù)的玻璃纖維放入雙螺桿擠出機(jī)中，其中，雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為150-250轉(zhuǎn)/分，擠出溫度為235-255° C，擠出并水冷造粒，即可得到所需的玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料。
[0014]有益效果:相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料不僅具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能和阻燃性能，而且采用該復(fù)合材料制得的成品尺寸穩(wěn)定、低翹曲、耐油、耐高溫，由于本發(fā)明復(fù)合材料所需阻燃劑添加量少，因此大大降低了材料的生產(chǎn)成本，本發(fā)明復(fù)合材料能夠廣泛應(yīng)用于電子電器、汽車等特殊領(lǐng)域。本發(fā)明的玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料制備方法工藝簡單、合理，成本低，效率高。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]本發(fā)明實(shí)施例中所用硅橡膠均為表面包覆有苯乙烯-丙烯酸聚合物的硅橡膠。
[0017]本發(fā)明復(fù)合材料中的聚酰胺6樹脂、玻璃纖維、阻燃劑、阻燃協(xié)效劑、抗氧劑以及潤滑劑均為市售商品。
[0018]實(shí)施例1
一種玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料，采用如下重量份數(shù)的組分:ΡΑ6樹脂60份、玻璃纖維20份、三聚氰胺氰尿酸鹽8份、季戊四醇2份、硅橡膠6份、抗氧劑10100.3份以及潤滑劑0.3份共混而成。
[0019]該玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料具體采用如下步驟制備得來:
步驟1，將60份PA6樹脂進(jìn)行干燥處理；其中，干燥時(shí)間為2h，干燥溫度為100° C ；步驟2，將8份三聚氰胺氰尿酸鹽、2份季戊四醇、6份硅橡膠、0.3份抗氧劑1010、0.3份潤滑劑以及干燥后的60份PA6樹脂置于攪拌機(jī)中，高速攪拌下混合均勻，得到預(yù)混料；其中，攪拌時(shí)間為7min ；
步驟3，將步驟2的預(yù)混料以及20份玻璃纖維放入雙螺桿擠出機(jī)中，其中，雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為180轉(zhuǎn)/分，擠出溫度為235° C，擠出并水冷造粒，即可得到所需的玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料。
[0020]實(shí)施例2
一種玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料，采用如下重量份數(shù)的組分:PA6樹脂70份、玻璃纖維25份、蜜胺聚磷酸鹽6份、硼酸鋅2份、硅橡膠10份、抗氧劑10760.5份以及潤滑劑0.5份共混而成。
[0021]該玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料具體采用如下步驟制備得來:
步驟1，將70份PA6樹脂進(jìn)行干燥處理；其中，干燥時(shí)間為4h，干燥溫度為100° C ；步驟2，將6份蜜胺聚磷酸鹽、2份硼酸鋅、10份硅橡膠、0.5份抗氧劑1076、0.5份潤滑劑以及干燥后的70份PA6樹脂置于攪拌機(jī)中，高速攪拌下混合均勻，得到預(yù)混料；其中，攪拌時(shí)間為IOmin ；
步驟3，將步驟2的預(yù)混料以及25份玻璃纖維放入雙螺桿擠出機(jī)中，其中，雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為220轉(zhuǎn)/分，擠出溫度為250° C，擠出并水冷造粒，即可得到所需的玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料。
[0022]實(shí)施例3
一種玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料，采用如下重量份數(shù)的組分:PA6樹脂65份、玻璃纖維30份、三聚氰胺磷酸鹽5份、硼酸鋅和季戊四醇的混合物3份、硅橡膠12份、抗氧劑10980.8份以及潤滑劑0.8份共混而成。
[0023]該玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料具體采用如下步驟制備得來:
步驟1，將65份PA6樹脂進(jìn)行干燥處理；其中，干燥時(shí)間為5h，干燥溫度為100° C ；步驟2，將5份三聚氰胺磷酸鹽、3份硼酸鋅和季戊四醇的混合物、12份硅橡膠、0.8份抗氧劑1098、0.8份潤滑劑以及干燥后的65份PA6樹脂置于攪拌機(jī)中，高速攪拌下混合均勻，得到預(yù)混料；其中，攪拌時(shí)間為5min ；
步驟3，將步驟2的預(yù)混料以及30份玻璃纖維放入雙螺桿擠出機(jī)中，其中，雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為250轉(zhuǎn)/分，擠出溫度為255° C，擠出并水冷造粒，即可得到所需的玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料。
[0024]實(shí)施例4
一種玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料，采用如下重量份數(shù)的組分:PA6樹脂65份、玻璃纖維20份、聚多磷酸銨8份、硼酸鋅3份、硅橡膠12份、抗氧劑10980.8份以及潤滑劑
0.8份共混而成。
[0025]該玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料具體采用如下步驟制備得來:
步驟1，將65份PA6樹脂進(jìn)行干燥處理；其中，干燥時(shí)間為5h，干燥溫度為100° C ；步驟2，將8份聚多磷酸銨、3份硼酸鋅、12份硅橡膠、0.8份抗氧劑1098、0.8份潤滑劑以及干燥后的65份PA6樹脂置于攪拌機(jī)中，高速攪拌下混合均勻，得到預(yù)混料；其中，攪拌時(shí)間為IOmin ；
步驟3，將步驟2的預(yù)混料以及20份玻璃纖維放入雙螺桿擠出機(jī)中，其中，雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分，擠出溫度為255° C，擠出并水冷造粒，即可得到所需的玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料。
[0026]對(duì)比實(shí)施例:
一種聚酰胺6復(fù)合材料，采用如下重量份數(shù)的組分:PA6樹脂65份、玻璃纖維20份、聚多磷酸銨18份、硼酸鋅3份、聚乙烯接枝馬來酸酐12份、抗氧劑10980.8份以及潤滑劑0.8份共混而成。
[0027]性能測試數(shù)據(jù):
表1
【權(quán)利要求】
1.聚酰胺6樹脂60-70份、玻璃纖維10~30份、阻燃劑5-8份、阻燃協(xié)效劑2_3份、相容劑6~12份、抗氧劑0.3~0.8份以及潤滑劑0.3~0.8份共混而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料，其特征在于:所述阻燃劑為聚多磷酸銨、三聚氰胺、膨脹型石墨、三聚氰胺磷酸鹽、TGIC、MCA或MPP中的任意一種或任意幾種按任意比例的混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料，其特征在于:所述阻燃協(xié)效劑為硼酸鋅或季戊四醇或兩種阻燃協(xié)效劑按任意比例的混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料，其特征在于，所述相容劑由以下方法制備得到:在60°C恒溫水浴下，將苯乙烯和丙烯酸在168引發(fā)劑作用下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，得到苯乙烯一丙烯酸共聚物，其中，苯乙烯、丙烯酸和引發(fā)劑的體積比為60:40:0.2 ;將苯乙烯一丙烯 酸共聚物通過物理噴淋包覆在硅橡膠的表面，得到表面包覆聚苯乙烯-丙烯酸的硅橡膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料，其特征在于，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076或抗氧劑1098中的任意一種或任意兩種按任意比例的混合。
6.權(quán)利要求1所述玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟I，將所需重量份數(shù)的聚酰胺6樹脂進(jìn)行干燥處理； 步驟2，將所需重量份數(shù)的阻燃劑、阻燃協(xié)效劑、相容劑、抗氧劑、潤滑劑以及干燥后的聚酰胺6樹脂置于攪拌機(jī)中，高速攪拌下混合均勻，得到預(yù)混料； 步驟3，將步驟2的預(yù)混料以及一定重量份數(shù)的玻璃纖維放入雙螺桿擠出機(jī)中，其中，雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為150-250轉(zhuǎn)/分，擠出溫度為235-255° C，擠出并水冷造粒，即可得到所需的玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃聚酰胺6復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:步驟I中，所述干燥時(shí)間為2-5h，干燥溫度為100° C。
【文檔編號(hào)】C08L83/04GK104004350SQ201410279204
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】魯平才, 趙銀主, 張愛文, 徐劍 申請(qǐng)人:江蘇兆鋆新材料股份有限公司