一種無鹵阻燃尼龍6的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及有高分子材料領域，具體涉及一種無鹵阻燃尼龍6的制備方法。
【背景技術】
[0002]尼龍是被最早也是最廣泛應用的工程塑料之一，可由二元胺和二元酸制備，也可以用ω-氨基酸或環(huán)內(nèi)酰胺來合成。其中尼龍6是尼龍材料最重要的一種，其分子內(nèi)的酰胺基團可以形成很好的氫鍵結(jié)構，分子間作用力大使其具有耐磨性好，耐腐蝕性強，加工性能優(yōu)異，廣泛用于汽車、電子、生活器具、包裝等領域。陰離子聚合的方法得到的是鑄型尼龍，也叫MC尼龍，其反應所需時間短，轉(zhuǎn)化率高，分子量穩(wěn)定，設備利用率高，能耗低，且制備全過程中沒有任何廢氣廢水等有毒有害物質(zhì)產(chǎn)生，是國家發(fā)改委向全國推廣應用的機械工業(yè)節(jié)能材料。但是其易燃的缺點，限制了其進一步的推廣應用。根據(jù)“磷-鹵協(xié)同阻燃”的理論，目前市場上的阻燃尼龍6母粒所用的阻燃劑近70%為含鹵阻燃劑，但2006年7月I日起歐盟ROHS出于環(huán)保健康原因，明令禁止含有因燃燒產(chǎn)生二噁英的聚溴二苯醚和聚溴聯(lián)苯的電子電氣產(chǎn)品的銷售，從而致使這類含鹵阻燃尼龍的應用受到了極大限制，其產(chǎn)品正逐漸失去市場競爭力。因此隨著各個行業(yè)對材料防火安全要求的不斷提高以及國家有關政策的相繼出臺，普通尼龍在阻燃要求較高領域的使用受到一定限制，為了使MC尼龍能得到更廣泛應用，必須在保持或提高MC尼龍的強度、韌性、耐磨性等性能的同時，大幅提高材料的阻燃性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決尼龍6在目前阻燃尼龍6通常需要添加鹵素的不足，提供一種無鹵阻燃尼龍6的制備方法。
[0004]為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
一種無鹵阻燃尼龍6的制備方法，包括以下步驟:
a)在減壓的條件下，將己內(nèi)酰胺加熱130-140°C成熔融狀態(tài)，并不斷地回流除去單體中的水分；
b)加入催化劑，并將溫度升至135-155?，得到活性陰離子單體，其中，以己內(nèi)酰胺I摩爾份量計，催化劑的添加量為0.001-0.015mol ；
c)減壓回流后除去步驟b)中產(chǎn)生的水，加入多聚磷酸銨、有機硅和氫氧化鎂，攪拌均勻，其中，多聚磷酸銨的聚合度彡20，添加量占己內(nèi)酰胺的重量百分比為14-30.0%;有機硅為飽和的多面體低聚倍半硅氧烷，添加量占己內(nèi)酰胺的重量百分比為1.0-8.0% ;氫氧化鎂的添加量占己內(nèi)酰胺的重量百分比為1.0-7.0% ；
d)然后加入活化劑攪拌2-5min，其中Imol己內(nèi)酰胺中活化劑的含量0.0005-0.0040mol ;模具的預熱溫度為150_175°C ;然后澆鑄在提前預熱的模具中，并在150-175?下聚合保溫20-60min得到原位聚合改性尼龍復合材料，即為無鹵阻燃尼龍6。
[0005]作為優(yōu)選方案，所述步驟b)中催化劑的加入量為0.008-0.0lmol。
[0006]作為優(yōu)選方案，所述步驟a)、b)、c)三步中減壓回流的過程中，真空度彡0.1MPa,保持回流速度在30-50d/min。
[0007]作為優(yōu)選方案，所述催化劑為NaOH、KOH、氫氧化鍶、己內(nèi)酰胺鈉、己內(nèi)酰胺鉀、己內(nèi)酰胺鍶、乙醇鈉或甲醇鈉。
[0008]作為優(yōu)選方案，所述催化劑的添加量為I摩爾己內(nèi)酰胺添加0.010-0.013molmoL.
[0009]作為優(yōu)選方案，所述活化劑為對甲苯2，4- 二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、環(huán)己基氨基甲酰基己內(nèi)酰胺、苯甲?；簝?nèi)酰胺、己二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯或碳酸二苯醋。
[0010]作為優(yōu)選方案，所述活化劑的添加量為0.0020-0.0025molo
[0011]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種無鹵阻燃尼龍6復合材料的制備方法，使其廣泛用于地質(zhì)、礦山、食品、紡織、化工、造紙、電力等領域。本發(fā)明采用陰離子聚合的方法得到熱力學性能優(yōu)良、生產(chǎn)及使用成本較低的原位聚合改性的復合尼龍材料，拓展MC尼龍的應用領域。實現(xiàn)上述發(fā)明的實驗方案為:將一定量已內(nèi)酰胺單體置于容器中，通過加熱并抽真空脫水，加入催化劑攪拌均勻一段時間，后加入適當?shù)亩嗑哿姿徜@(APP)、有機硅(POSS)及Mg(OH)2粉體，攪拌均勾，隨后再加入活化劑攪拌均勻后迅速倒入事先預熱好的模具中，恒溫聚合一段時間后脫模，最終得到無鹵阻燃MC尼龍復合材料。這種方法有助于最大化地利用APP、Mg(0H)2等的阻燃性能以及POSS的增強增韌、提高耐磨性、降低吸水率及阻燃性，從而得到阻燃及力學性能俱佳的復合材料。
[0012]最終所得產(chǎn)品的阻燃性能良好，極限氧指數(shù)為23-33，力學性能良好，拉伸強度:45-85MPa，伸長率 5_30%。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，有益效果是:
1)所采用的方法，合成速度快且無毒，安全無污染，符合綠色化學的要求；
2)得到的復合材料耐磨性能更好；
3)不同于通常的物理熔融共混改性，本發(fā)明采用的無鹵阻燃原位聚合改性方法使阻燃改性劑在尼龍基體中分散均勻無聚集，阻燃效果持久，且力學性能穩(wěn)定優(yōu)良。
【具體實施方式】
[0014]下面通過具體實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步描述說明。
[0015]如果無特殊說明，本發(fā)明的實施例中所采用的原料均為本領域常用的原料，實施例中所采用的方法，均為本領域的常規(guī)方法。
[0016]以下各實施例中的光學透明嵌段硅樹脂即為含梯形聚倍半硅氧烷的嵌段光學透明縮合型有機硅樹脂。
[0017]實施例1
在減壓的條件下，將1g己內(nèi)酰胺單體加熱140°c成熔融狀態(tài)，并不斷地回流除去單體中的水分。加入催化劑NaOH，將溫度升至145°C，其中催化劑的添加量為0.0072g。此過程要防止空氣進入反應體系，氧化陰離子單體。減壓回流30min，除去催化反應產(chǎn)生的水，回流速度為40d/min，得到活性陰離子引發(fā)劑，然后分別加入1.4g APP, 0.8gP0SS以及0.1gMg(OH)2粉體，攪拌均勻后，加入
活化劑TDI攪拌2min，其中活化劑的添加量為0.094g。搖勻后快速澆鑄在提前預熱的模具中，模具的預熱溫度為155°C。在170°C下聚合保溫60min得到尼龍復合材料樹脂。進行力學性能測試，拉伸強度為45MPa，斷裂伸長率為22%。極限氧指數(shù)為23。
[0018]實施例2
在減壓的條件下，將1g己內(nèi)酰胺單體加熱138°c成熔融狀態(tài)，并不斷地回流除去單體中的水分。加入催化劑NaOH，將溫度升至142°C，其中催化劑的添加量為0.018g。此過程要防止空氣進入反應體系，氧化陰離子單體。減壓回流26min，除去催化反應產(chǎn)生的水，回流速度為40d/min，得到活性陰離子引發(fā)劑。然后分別加入