本發(fā)明涉及高分子材料技術領域，特別涉及一種850℃阻燃、高機械性能的PA66復合材料及其制備方法。
背景技術：
PA66(聚已二酰已二胺，俗稱尼龍雙六，英文名Polyamide 66，縮寫nylon 66)是一種半透明或不透明的乳白色結晶型聚合物，以其優(yōu)良的力學、耐熱、耐磨、自潤滑、耐低溫、阻燃等性能而被廣泛應用于機械、電子、汽車、化工、紡織等領域。隨著經(jīng)濟增長及生活水平的提高，PA66成為了尼龍系列產(chǎn)品中產(chǎn)量最大、應用最廣的品種之一。
其中，阻燃PA66復合材料因其具有高機械性能、耐熱性、耐低溫性好，主要應用于電子電器上。但是隨著電子電器行業(yè)的發(fā)展，普通的阻燃PA66復合材料已不能滿足現(xiàn)有的電子電器元件要求，有的元件要求在短路情況下不能有火焰產(chǎn)生以免造成火災，而普通阻燃PA66復合材料就達不到這樣的要求，因此，具有高灼熱絲性能的阻燃PA66復合材料應運而生。
通常的，普通阻燃PA66復合材料只能達到750℃灼熱絲不起燃要求，按照傳統(tǒng)的改進方法，在原來的基礎上繼續(xù)添加阻燃劑，這樣雖然可以達到850℃灼熱絲不起燃要求，但材料的力學性能喪失且成本高，沒有實際應用價值。
鑒于上述阻燃PA改性材料存在的問題，本專利申請的目的在于研制一種850℃灼熱絲不起燃的、高機械性能的PA66復合材料及其制備方法，以滿足目前市場需求，同時有利于提升公司的產(chǎn)品競爭力，對公司的產(chǎn)品技術升級和品牌價值營造也具有重要的意義。
技術實現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有阻燃PA66復合材料力學性能差、成本高的問題，本發(fā)明公開了一種850℃阻燃、高機械性能的PA66復合材料，由以下重量百分比的組分配置而成：
作為本發(fā)明的進一步改進，所述PA66特性粘度為2.4～2.8dl/g。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述復配灼熱絲提高劑由重量百分數(shù)50％的溴系阻燃劑、35％的氮磷無鹵阻燃劑和15％的無機阻燃劑復配而成。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述增韌相容劑為馬來酸酐接枝POE。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述抗氧劑由四[甲基-b-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯與三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯按重量比1:1混合而成。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述潤滑劑為聚硅氧烷和乙撐雙硬脂酰胺。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述玻璃纖維為直徑10～14μm的無堿長纖維。
本發(fā)明還公開了一種制備上述PA66復合材料的方法，包括以下步驟：
a、將PA66、復配灼熱絲提高劑、納米級礦物填料在100～120℃下干燥3～5h，含水率控制在0.03％以下，待用；
b、按權利要求1所述的重量百分比稱取各個組分；
c、將稱取的PA66、復配灼熱絲提高劑、三氧化二銻、納米級礦物填料、增韌相容劑、硅烷偶聯(lián)劑、抗氧劑、潤滑劑在高混機中混合3～7min；
d、將混合好的混合物料加入雙螺桿擠出機中，熔融擠出的同時，在雙螺桿擠出機的排氣口加入玻璃纖維，經(jīng)熔融反應，擠出造粒；
其中，雙螺桿擠出機的工藝條件為：
一區(qū)溫度：200～210℃，二區(qū)溫度：220～245℃，三區(qū)溫度：230～250℃，四區(qū)溫度：230～250℃，五區(qū)溫度：230～250℃，六區(qū)溫度：210～230℃，七區(qū)溫度：210～230℃，八區(qū)溫度：210～230℃，九區(qū)溫度：230～240℃，機頭溫度：230～250℃，真空度：0.05～0.15MPa，螺桿轉速：300～500r/min，喂料轉速：10～30r/min。
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明采用復配灼熱絲提高劑及一系列添加劑，制得了850℃灼熱絲不起燃、并且具有高機械性能的PA66復合材料，該材料具有阻燃性好、力學性能優(yōu)良、成本低等優(yōu)點，在電子電器及汽車工業(yè)領域上具有廣泛的應用前景，且本發(fā)明所采用的制備方法對生產(chǎn)設備要求低、效率高，便于大規(guī)模生產(chǎn)。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為8個實施例中PA66復合材料的性能參數(shù)表。
具體實施方式
下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。
實施例1：
本實施例中的850℃阻燃、高機械性能的PA66復合材料，由以下重量百分比的組分配置而成：
其中：
PA66特性粘度為2.4～2.8dl/g；
復配灼熱絲提高劑由重量百分數(shù)50％的溴系阻燃劑、35％的氮磷無鹵阻燃劑和15％的無機阻燃劑復配而成；
三氧化二銻為常德辰州銻品有限責任公司產(chǎn)的環(huán)保型三氧化二銻；
馬來酸酐接枝POE為卡爾文塑膠科技有限公司生產(chǎn)的Calvin KA-101增韌劑；
γ-氨丙基三乙氧基硅烷的牌號為KH-550；
抗氧劑由四[甲基-b-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯與三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯按重量比1:1混合而成；
潤滑劑為聚硅氧烷和乙撐雙硬脂酰胺，例如國產(chǎn)的硅酮粉和TAF；
玻璃纖維為直徑10～14μm的無堿長纖維，例如重慶國際復合材料有限公司生產(chǎn)的ECT-4300A玻璃纖維。
本實施例中制備上述PA66復合材料的方法，包括以下步驟：
a、將PA66、復配灼熱絲提高劑在100～120℃下干燥3～5h，含水率控制在0.03％以下，待用；
b、按上述的重量百分比稱取各個組分；
c、將稱取的PA66、復配灼熱絲提高劑、三氧化二銻、馬來酸酐接枝POE、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧劑、潤滑劑在高混機中混合4min；
d、將混合好的混合物料加入雙螺桿擠出機中，熔融擠出的同時，在雙螺桿擠出機的排氣口加入玻璃纖維，經(jīng)熔融反應，擠出造粒；
其中，雙螺桿擠出機的工藝條件為：
一區(qū)溫度：200～210℃，二區(qū)溫度：220～245℃，三區(qū)溫度：230～250℃，四區(qū)溫度：230～250℃，五區(qū)溫度：230～250℃，六區(qū)溫度：210～230℃，七區(qū)溫度：210～230℃，八區(qū)溫度：210～230℃，九區(qū)溫度：230～240℃，機頭溫度：230～250℃，真空度：0.05～0.15MPa，螺桿轉速：300～500r/min，喂料轉速：10～30r/min。
實施例2：
本實施例中的850℃阻燃、高機械性能的PA66復合材料，由以下重量百分比的組分配置而成：
上述各組分采用與實施例1中相同的原料。
本實施例中制備上述PA66復合材料的方法，包括以下步驟：
a、將PA66、復配灼熱絲提高劑在100～120℃下干燥3～5h，含水率控制在0.03％以下，待用；
b、按上述的重量百分比稱取各個組分；
c、將稱取的PA66、復配灼熱絲提高劑、三氧化二銻、馬來酸酐接枝POE、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧劑、潤滑劑在高混機中混合5min；
d、將混合好的混合物料加入雙螺桿擠出機中，熔融擠出的同時，在雙螺桿擠出機的排氣口加入玻璃纖維，經(jīng)熔融反應，擠出造粒；
其中，雙螺桿擠出機的工藝條件為：
一區(qū)溫度：200～210℃，二區(qū)溫度：220～245℃，三區(qū)溫度：230～250℃，四區(qū)溫度：230～250℃，五區(qū)溫度：230～250℃，六區(qū)溫度：210～230℃，七區(qū)溫度：210～230℃，八區(qū)溫度：210～230℃，九區(qū)溫度：230～240℃，機頭溫度：230～250℃，真空度：0.05～0.15MPa，螺桿轉速：300～500r/min，喂料轉速：10～30r/min。
實施例3：
本實施例中的850℃阻燃、高機械性能的PA66復合材料，由以下重量百分比的組分配置而成：
上述各組分采用與實施例1中相同的原料。
本實施例中制備上述PA66復合材料的方法，包括以下步驟：
a、將PA66、復配灼熱絲提高劑在100～120℃下干燥3～5h，含水率控制在0.03％以下，待用；
b、按上述的重量百分比稱取各個組分；
c、將稱取的PA66、復配灼熱絲提高劑、三氧化二銻、馬來酸酐接枝POE、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧劑、潤滑劑在高混機中混合7min；
d、將混合好的混合物料加入雙螺桿擠出機中，熔融擠出的同時，在雙螺桿擠出機的排氣口加入玻璃纖維，經(jīng)熔融反應，擠出造粒；
其中，雙螺桿擠出機的工藝條件為：
一區(qū)溫度：200～210℃，二區(qū)溫度：220～245℃，三區(qū)溫度：230～250℃，四區(qū)溫度：230～250℃，五區(qū)溫度：230～250℃，六區(qū)溫度：210～230℃，七區(qū)溫度：210～230℃，八區(qū)溫度：210～230℃，九區(qū)溫度：230～240℃，機頭溫度：230～250℃，真空度：0.05～0.15MPa，螺桿轉速：300～500r/min，喂料轉速：10～30r/min。
實施例4：
本實施例中的850℃阻燃、高機械性能的PA66復合材料，由以下重量百分比的組分配置而成：
上述各組分采用與實施例1中相同的原料。
本實施例中制備上述PA66復合材料的方法，包括以下步驟：
a、將PA66、復配灼熱絲提高劑、納米級滑石粉在100～120℃下干燥3～5h，含水率控制在0.03％以下，待用；
b、按上述的重量百分比稱取各個組分；
c、將稱取的PA66、復配灼熱絲提高劑、三氧化二銻、納米級滑石粉、馬來酸酐接枝POE、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧劑、潤滑劑在高混機中混合7min；
d、將混合好的混合物料加入雙螺桿擠出機中，熔融擠出的同時，在雙螺桿擠出機的排氣口加入玻璃纖維，經(jīng)熔融反應，擠出造粒；
其中，雙螺桿擠出機的工藝條件為：
一區(qū)溫度：200～210℃，二區(qū)溫度：220～245℃，三區(qū)溫度：230～250℃，四區(qū)溫度：230～250℃，五區(qū)溫度：230～250℃，六區(qū)溫度：210～230℃，七區(qū)溫度：210～230℃，八區(qū)溫度：210～230℃，九區(qū)溫度：230～240℃，機頭溫度：230～250℃，真空度：0.05～0.15MPa，螺桿轉速：300～500r/min，喂料轉速：10～30r/min。
實施例5：
本實施例中的850℃阻燃、高機械性能的PA66復合材料，由以下重量百分比的組分配置而成：
上述各組分采用與實施例1中相同的原料。
本實施例中制備上述PA66復合材料的方法，包括以下步驟：
a、將PA66、復配灼熱絲提高劑、納米級碳酸鈣在100～120℃下干燥3～5h，含水率控制在0.03％以下，待用；
b、按上述的重量百分比稱取各個組分；
c、將稱取的PA66、復配灼熱絲提高劑、三氧化二銻、納米級碳酸鈣、馬來酸酐接枝POE、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧劑、潤滑劑在高混機中混合7min；
d、將混合好的混合物料加入雙螺桿擠出機中，熔融擠出的同時，在雙螺桿擠出機的排氣口加入玻璃纖維，經(jīng)熔融反應，擠出造粒；
其中，雙螺桿擠出機的工藝條件為：
一區(qū)溫度：200～210℃，二區(qū)溫度：220～245℃，三區(qū)溫度：230～250℃，四區(qū)溫度：230～250℃，五區(qū)溫度：230～250℃，六區(qū)溫度：210～230℃，七區(qū)溫度：210～230℃，八區(qū)溫度：210～230℃，九區(qū)溫度：230～240℃，機頭溫度：230～250℃，真空度：0.05～0.15MPa，螺桿轉速：300～500r/min，喂料轉速：10～30r/min。
實施例6：
本實施例中的850℃阻燃、高機械性能的PA66復合材料，由以下重量百分比的組分配置而成：
上述各組分采用與實施例1中相同的原料。
本實施例中制備上述PA66復合材料的方法，包括以下步驟：
a、將PA66、復配灼熱絲提高劑、納米級硫酸鋇在100～120℃下干燥3～5h，含水率控制在0.03％以下，待用；
b、按上述的重量百分比稱取各個組分；
c、將稱取的PA66、復配灼熱絲提高劑、三氧化二銻、納米級硫酸鋇、馬來酸酐接枝POE、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧劑、潤滑劑在高混機中混合7min；
d、將混合好的混合物料加入雙螺桿擠出機中，熔融擠出的同時，在雙螺桿擠出機的排氣口加入玻璃纖維，經(jīng)熔融反應，擠出造粒；
其中，雙螺桿擠出機的工藝條件為：
一區(qū)溫度：200～210℃，二區(qū)溫度：220～245℃，三區(qū)溫度：230～250℃，四區(qū)溫度：230～250℃，五區(qū)溫度：230～250℃，六區(qū)溫度：210～230℃，七區(qū)溫度：210～230℃，八區(qū)溫度：210～230℃，九區(qū)溫度：230～240℃，機頭溫度：230～250℃，真空度：0.05～0.15MPa，螺桿轉速：300～500r/min，喂料轉速：10～30r/min。
實施例7：
本實施例中的850℃阻燃、高機械性能的PA66復合材料，由以下重量百分比的組分配置而成：
上述各組分采用與實施例1中相同的原料。
本實施例中制備上述PA66復合材料的方法，包括以下步驟：
a、將PA66、復配灼熱絲提高劑、納米級滑石粉在100～120℃下干燥3～5h，含水率控制在0.03％以下，待用；
b、按上述的重量百分比稱取各個組分；
c、將稱取的PA66、復配灼熱絲提高劑、三氧化二銻、納米級滑石粉、馬來酸酐接枝POE、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧劑、潤滑劑在高混機中混合7min；
d、將混合好的混合物料加入雙螺桿擠出機中，熔融擠出的同時，在雙螺桿擠出機的排氣口加入玻璃纖維，經(jīng)熔融反應，擠出造粒；
其中，雙螺桿擠出機的工藝條件為：
一區(qū)溫度：200～210℃，二區(qū)溫度：220～245℃，三區(qū)溫度：230～250℃，四區(qū)溫度：230～250℃，五區(qū)溫度：230～250℃，六區(qū)溫度：210～230℃，七區(qū)溫度：210～230℃，八區(qū)溫度：210～230℃，九區(qū)溫度：230～240℃，機頭溫度：230～250℃，真空度：0.05～0.15MPa，螺桿轉速：300～500r/min，喂料轉速：10～30r/min。
實施例8：
本實施例中的850℃阻燃、高機械性能的PA66復合材料，由以下重量百分比的組分配置而成：
上述各組分采用與實施例1中相同的原料。
本實施例中制備上述PA66復合材料的方法，包括以下步驟：
a、將PA66、復配灼熱絲提高劑、納米級滑石粉在100～120℃下干燥3～5h，含水率控制在0.03％以下，待用；
b、按上述的重量百分比稱取各個組分；
c、將稱取的PA66、復配灼熱絲提高劑、三氧化二銻、納米級滑石粉、馬來酸酐接枝POE、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧劑、潤滑劑在高混機中混合7min；
d、將混合好的混合物料加入雙螺桿擠出機中，熔融擠出的同時，在雙螺桿擠出機的排氣口加入玻璃纖維，經(jīng)熔融反應，擠出造粒；
其中，雙螺桿擠出機的工藝條件為：
一區(qū)溫度：200～210℃，二區(qū)溫度：220～245℃，三區(qū)溫度：230～250℃，四區(qū)溫度：230～250℃，五區(qū)溫度：230～250℃，六區(qū)溫度：210～230℃，七區(qū)溫度：210～230℃，八區(qū)溫度：210～230℃，九區(qū)溫度：230～240℃，機頭溫度：230～250℃，真空度：0.05～0.15MPa，螺桿轉速：300～500r/min，喂料轉速：10～30r/min。
PA66復合材料性能測試：
將上述實施例1～8中完成造粒的粒子在110～120℃的鼓風烘箱中干燥3～4h，再將干燥后的粒子在80T注塑機上注塑制樣，制樣過程中保持模溫在80～100℃。
其中，拉伸強度和斷裂伸長率按GB/T 1040標準進行檢驗，試樣類型為I型，樣條尺寸(mm)：165(長)×(13±0.2)(端部寬度)×(3.2±0.2)(厚)，拉伸速度為50mm/min。
彎曲強度和彎曲模量按GB/T 9341標準進行檢驗，試樣尺寸(mm)：(64±2)×(12.7±0.2)×(3.2±0.2)彎曲速度為2mm/min。
缺口沖擊強度按GB/T 1043標準進行檢驗，試樣為I型，試樣尺寸(mm)：(64±2)×(12.7±0.2)×(3.2±0.2)；缺口類型為A類。
阻燃性能按UL94標準測試。
灼熱絲性能按IEC60695標準測試，試樣尺寸(mm)：(50±2)×(50±2)×(1.0±0.2)。
本發(fā)明PA66復合材料的阻燃性能和機械性能測試結果如圖1中的表格所示，由表格中的數(shù)據(jù)可知，采用本發(fā)明的復配灼熱絲提高劑以及一系列添加劑所得到的阻燃PA66復合材料，缺口沖擊強度、拉伸強度、彎曲強度等力學性能均能滿足要求，性價比高，且在注塑制件時，流動性好、易成型，可提高生產(chǎn)效率，在市場上具有較高的競爭優(yōu)勢。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。