本發(fā)明涉及高分子材料，具體涉及一種耐高溫尼龍工程塑料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、尼龍（pa），作為一種重要的工程塑料，因其卓越的性能占據(jù)市場主導(dǎo)地位。隨著科技進(jìn)步與工業(yè)需求的日益提升，對尼龍工程塑料的性能提出了更高的要求。

2、尼龍工程塑料雖應(yīng)用廣泛，但其相對較低的熱變形溫度和耐熱性差的缺點(diǎn)，易導(dǎo)致材料變形、強(qiáng)度下降，從而限制了其在高溫領(lǐng)域的應(yīng)用；此外，尼龍材料自身具有一定的可燃性，發(fā)生火災(zāi)時，尼龍工程塑料不僅燃燒迅速，且放熱量大，燃燒過程中難以自熄，同時伴隨濃煙滾滾，加速了火勢的蔓延，極大地威脅到了人員安全及公共財(cái)產(chǎn)安全，對社會的穩(wěn)定與安全構(gòu)成了不容忽視的風(fēng)險。因此，提高尼龍工程塑料的耐高溫與阻燃性能，已成為當(dāng)前材料科學(xué)研究的重要方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種耐高溫尼龍工程塑料及其制備方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種耐高溫尼龍工程塑料，包括以下重量份的原料：尼龍樹脂80-120份、無機(jī)填料4-6份、玻璃纖維4-6份、耐熱改性劑2-10份、偶聯(lián)劑1-2份、聚乙烯蠟1-3份、抗氧劑0.5-1.5份、阻燃劑1-2份；

4、所述的無機(jī)填料為莫來石粉；

5、所述的偶聯(lián)劑為鈦酸丁酯；

6、所述的抗氧劑為1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯。

7、所述耐熱改性劑由以下方法制備：

8、步驟a1：將馬來酸酐、甲苯和1-(2,5-二氨基苯基)乙酮混合，攪拌反應(yīng)30min，再加入三聚氯氰和四氫呋喃，冰水浴中持續(xù)攪拌5min后，再加入三乙胺，反應(yīng)10min，洗滌，干燥、過濾、旋蒸，即為中間產(chǎn)物1；

9、進(jìn)一步地，馬來酸酐、甲苯、1-(2,5-二氨基苯基)乙酮、三聚氯氰、四氫呋喃、三乙胺的用量比為4.87-5.76g：40-50ml：2g：3.06-4.01g：10ml：3.12-4.58g；

10、步驟a2：將4-羥基苯甲砜、丙烯酰氯和四丁基溴化銨混合，攪拌20min，升溫至80℃反應(yīng)1h，待溫度降至室溫，洗滌、旋蒸，60℃干燥，即為中間產(chǎn)物2；

11、進(jìn)一步地，4-羥基苯甲砜、丙烯酰氯和四丁基溴化銨的質(zhì)量比為1-2g：1.5-3g：0.001g；

12、步驟a3：將中間產(chǎn)物1和過氧化苯甲酰在二甲苯中分散均勻，再加入中間產(chǎn)物2和四氫糠基丙烯酸酯攪拌均勻，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加熱至90℃反應(yīng)4.5h，減壓蒸餾，降溫、洗滌、過濾、真空干燥，即為耐熱改性劑；

13、進(jìn)一步地，中間產(chǎn)物1、過氧化苯甲酰、二甲苯、中間產(chǎn)物2、四氫糠基丙烯酸酯的用量比為3-5g：0.16g：70ml：10-15g：5-8g。

14、所述阻燃劑由以下方法制備：

15、步驟b1：將次磷酸-d3在丙醇中分散均勻，再加入4-乙烯苯胺混合，反應(yīng)6h，加入偶氮二異丁腈，在75℃下攪拌24h，洗滌、過濾，120℃下干燥24h，制得預(yù)產(chǎn)物；

16、進(jìn)一步地，次磷酸-d3、丙醇、4-乙烯苯胺、偶氮二異丁腈的用量比為52.8-60.1g：255ml：34.47-38.53g：3.60g；

17、步驟b2：將三聚氰胺、苯硼酸、預(yù)產(chǎn)物和去離子水混合，在90℃下攪拌回流4h，將溫度降至40℃，繼續(xù)攪拌3h，自然冷卻至室溫，過濾，洗滌、干燥，再放入球磨機(jī)中磨5min，用80目篩板過篩，即為阻燃劑；

18、進(jìn)一步地，三聚氰胺、苯硼酸、預(yù)產(chǎn)物、去離子水的用量比為3.2-4.1g：1.6-2.0g：1-1.5mol:150-300ml。

19、一種耐高溫尼龍工程塑料的制備方法，具體包括以下步驟：

20、s1：按重量份稱取原料，將無機(jī)填料、玻璃纖維、偶聯(lián)劑混合均勻，得到混合料；

21、s2：將尼龍樹脂、混合料、耐熱改性劑、聚乙烯蠟、抗氧劑、阻燃劑混合，再通過雙螺桿擠出機(jī)在250-270℃的條件下進(jìn)行造粒，制得耐高溫尼龍工程塑料。

22、本發(fā)明的有益效果：

23、本發(fā)明制得的耐熱改性劑，先利用馬來酸酐與1-(2,5-二氨基苯基)乙酮在三聚氯氰和三乙胺催化下反應(yīng)，形成中間產(chǎn)物1；其次，4-羥基苯甲砜的羥基在四丁基溴化銨催化作用下與丙烯酰氯反應(yīng)，形成中間產(chǎn)物2；最后，將中間產(chǎn)物1與二甲苯混合，以過氧化苯甲酰為引發(fā)劑，通過自由基聚合反應(yīng)，使中間產(chǎn)物1、中間產(chǎn)物2及四氫糠基丙烯酸酯的碳碳雙鍵共聚，合成耐熱改性劑。耐熱改性劑中，中間產(chǎn)物1的羰基和馬來酰亞胺基團(tuán)具有垂直于分子鏈主軸的偶極矩，有效增強(qiáng)分子間的相互作用力，進(jìn)而提高材料的玻璃化溫度和熔點(diǎn)，從而增加分子鏈的剛性和耐熱性能；中間產(chǎn)物1因攜帶四個強(qiáng)吸電子基團(tuán)，吸引c=c雙鍵的π電子，形成兩個缺電子雙鍵，而中間產(chǎn)物2中的苯環(huán)作為強(qiáng)供電子基團(tuán)，使c=c雙鍵富含電子，二者極性相反，在自由基引發(fā)下實(shí)現(xiàn)均聚合，形成緊密的分子間相互作用，提升耐高溫效果；其中，中間產(chǎn)物2的砜基作為強(qiáng)大的吸電子基團(tuán)，能降低相連碳原子的電子云密度，增強(qiáng)分子熱穩(wěn)定性，賦予聚合物優(yōu)異的耐熱性能，通過擴(kuò)鏈作用，進(jìn)一步限制分子鏈運(yùn)動，提高耐熱性；另外，四氫糠基丙烯酸酯以其穩(wěn)定的四氫呋喃環(huán)和丙烯酸酯基團(tuán)，在高溫下，展現(xiàn)出優(yōu)異的抗分解能力，增強(qiáng)材料整體穩(wěn)定性，此外，丙烯酸酯不僅能有效抵御高溫下紫外線照射，有效防止熱變形，提高耐熱性，還具有良好的耐水性，確保在潮濕或水環(huán)境中性能穩(wěn)定。

24、本發(fā)明制得的阻燃劑，先利用次磷酸-d3在丙醇中分散均勻，在引發(fā)劑偶氮二異丁腈的作用下，與4-乙烯苯胺的雙鍵反應(yīng)，形成預(yù)產(chǎn)物；再利用苯硼酸的羥基與三聚氰胺及預(yù)產(chǎn)物中的氨基進(jìn)行縮合反應(yīng)，形成阻燃劑。該阻燃劑中硼和氮協(xié)同作用，燃燒時氮元素轉(zhuǎn)化為惰性氣體，有效稀釋氧氣與可燃?xì)怏w，降低燃燒強(qiáng)度；硼系成分在燃燒初期受熱脫水，加速成炭，形成玻璃狀保護(hù)層，阻止燃燒蔓延，其含有的芳香硼酸基團(tuán)，受熱后形成硼氧網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，高溫下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為高穩(wěn)定性的b-o-c炭層，同時，釋放不可燃?xì)怏w發(fā)揮發(fā)泡作用，膨脹炭層，形成有效的隔熱隔氧的屏障，顯著提升阻燃性能；此外，硼和磷的聯(lián)合使用，不僅增強(qiáng)阻燃劑的水解穩(wěn)定性，還通過協(xié)同作用提高阻燃效率，有效減少煙霧的產(chǎn)生。

25、本發(fā)明制得的耐高溫尼龍工程塑料，不僅擁有良好的耐高溫、耐水效果，還具有優(yōu)異的阻燃性能。它能有效抵御高溫環(huán)境對材料的影響，延長材料的使用壽命，此外，還有效降低火災(zāi)發(fā)生的可能性，為使用者提供更為安全的保障；玻璃纖維的融入，該耐高溫尼龍工程塑料的耐熱性能得到了進(jìn)一步的提升，確保了在更廣泛的高溫應(yīng)用場景中的穩(wěn)定表現(xiàn)。

技術(shù)特征：

1.一種耐高溫尼龍工程塑料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫尼龍工程塑料的制備方法，其特征在于，所述耐熱改性劑由以下方法制備：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耐高溫尼龍工程塑料的制備方法，其特征在于，步驟a1馬來酸酐、甲苯、1-(2,5-二氨基苯基)乙酮、三聚氯氰、四氫呋喃、三乙胺的用量比為4.87-5.76g：40-50ml：2g：3.06-4.01g：10ml：3.12-4.58g。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耐高溫尼龍工程塑料的制備方法，其特征在于，步驟a2中4-羥基苯甲砜、丙烯酰氯和四丁基溴化銨的質(zhì)量比為1-2g：1.5-3g：0.001g。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耐高溫尼龍工程塑料的制備方法，其特征在于，步驟a3中中間產(chǎn)物1、過氧化苯甲酰、二甲苯、中間產(chǎn)物2、四氫糠基丙烯酸酯的用量比為3-5g：0.16g：70ml：10-15g：5-8g。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫尼龍工程塑料的制備方法，其特征在于，所述阻燃劑由以下方法制備：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種耐高溫尼龍工程塑料的制備方法，其特征在于，步驟b1中次磷酸-d3、丙醇、4-乙烯苯胺、偶氮二異丁腈的用量比為52.8-60.1g：255ml：34.47-38.53g：3.60g。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種耐高溫尼龍工程塑料的制備方法，其特征在于，步驟b2中三聚氰胺、苯硼酸、預(yù)產(chǎn)物、去離子水的用量比為3.2-4.1g：1.6-2.0g：1-1.5mol:150-300ml。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫尼龍工程塑料的制備方法，其特征在于，無機(jī)填料是莫來石粉，偶聯(lián)劑是鈦酸丁酯，抗氧劑是1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯。

10.一種耐高溫尼龍工程塑料，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述制備方法制備。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種耐高溫尼龍工程塑料及其制備方法，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。該耐高溫尼龍工程塑料按照重量份計(jì)包括：尼龍樹脂80?120份、無機(jī)填料4?6份、玻璃纖維4?6份、耐熱改性劑2?10份、偶聯(lián)劑1?2份、聚乙烯蠟1?3份、抗氧劑0.5?1.5份、阻燃劑1?2份；耐熱改性劑的羰基和馬來酰亞胺基團(tuán)強(qiáng)化分子間作用，提高玻璃化溫度和熔點(diǎn)，中間產(chǎn)物1、2增強(qiáng)耐高溫性，另外，砜基吸電子增強(qiáng)熱穩(wěn)定，四氫呋喃環(huán)與丙烯酸酯抗分解，提高穩(wěn)定性及耐水性；阻燃劑硼氮協(xié)同，高溫形成B?O?C炭層，釋放阻燃?xì)怏w，顯著提升阻燃性能，本發(fā)明制得的耐高溫尼龍工程塑料，不僅擁有良好的耐高溫、耐水效果，還具有優(yōu)異的阻燃性能。

技術(shù)研發(fā)人員：毛曉平,毛興平,黃錫楊,肖新春
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東環(huán)塑眾創(chuàng)實(shí)業(yè)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10