一種耐酸堿無(wú)鹵阻燃玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及改性工程塑料新品種技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種耐酸堿無(wú)鹵阻燃 玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 尼龍66 (PA66)是最早研制成功的尼龍品種，于1935年制得，并于1939年由美國(guó) 杜邦公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，是目前最主要的尼龍品種。由于PA66的分子極性強(qiáng)，吸水率高， 對(duì)力學(xué)性能及電性能影響較大、耐酸性差以及在潮濕環(huán)境中尺寸變化率大等缺點(diǎn)。因此，尼 龍的阻燃增強(qiáng)改性研究變得越來(lái)越重要。尼龍的阻燃和力學(xué)性能在許多場(chǎng)合成為至關(guān)重要 的因素，特別是在電子電器方面，如接線柱、插座、開關(guān)燈。添加適量及適當(dāng)種類的阻燃劑能 夠提高其阻燃性能，出于環(huán)保的考慮，阻燃無(wú)鹵化一直備受關(guān)注。而加入玻璃纖維增強(qiáng)尼龍 能夠明顯提高其力學(xué)性能、硬度、蠕變性、尺寸穩(wěn)定性和耐熱性能。
[0003] 考慮到在提高尼龍的阻燃要求同時(shí)不損壞產(chǎn)品的力學(xué)性能，在產(chǎn)品燃燒時(shí)發(fā)煙量 等綜合因素的要求，在某些高端應(yīng)用領(lǐng)域使用時(shí)對(duì)耐酸堿腐蝕性能有要求?，F(xiàn)有技術(shù)中的 尼龍產(chǎn)品，例如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00610150960. U201010111711. 8與201310382574. 5分別 采用的是獨(dú)立阻燃劑組分金屬離子改性磷類無(wú)鹵阻燃劑、氮系和/或磷系和/或氮磷系阻 燃劑與無(wú)機(jī)金屬化學(xué)阻燃劑的組合、有機(jī)次膦酸鹽或聚磷酸銨磷系阻燃劑，但其缺點(diǎn)在于 所得復(fù)合材料的機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)較低，且耐酸堿性差。因此，用玻纖增強(qiáng)以及無(wú)鹵阻燃劑 填充增強(qiáng)獲得綜合性能優(yōu)異，尤其是耐酸堿腐蝕PA66復(fù)合材料具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0004] 因此，需要提供一種新型耐酸堿無(wú)鹵阻燃玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種新型耐酸堿無(wú)鹵阻燃玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合 材料。該復(fù)合材料具有較強(qiáng)的耐酸堿性能、加工流動(dòng)性好、優(yōu)異的力學(xué)性能、耐熱性能和阻 燃性能，很好的克服了現(xiàn)有技術(shù)尼龍產(chǎn)品中耐酸堿性能不足的問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種新型耐酸堿無(wú)鹵阻燃玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù) 合材料的制備方法。
[0007] 為達(dá)到上述第一個(gè)目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0008] -種耐酸堿無(wú)鹵阻燃玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料，包括如下重量份數(shù)的原料：
[0009] 尼龍66樹脂 20~72.5份， 玻璃纖維 10~35份， 無(wú)鹵阻燃劑 12~30份， 復(fù)合偶聯(lián)劑 0.5~10份， 助劑 5份；
[0010] 其中，所述復(fù)合偶聯(lián)劑選自γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550)與γ-環(huán)氧丙氧基 丙基三甲氧基硅烷（ΚΗ560)或環(huán)氧樹脂以1 :1~50重量比混合的混合物。
[0011] 優(yōu)選地，所述復(fù)合材料包括如下重量份數(shù)的原料：
[0012] 尼龍66樹脂 25~70份， 玻璃纖維 15~35份， 無(wú)鹵阻燃劑 15~28份， 復(fù)合偶聯(lián)劑 3~8份， 助劑 5份；
[0013] 其中，所述復(fù)合偶聯(lián)劑選自γ-氨丙基三乙氧基硅烷與γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲 氧基硅烷以1:1重量比混合的混合物，或γ -氨丙基三乙氧基硅烷與環(huán)氧樹脂以1 :10~20 重量比混合的混合物。
[0014] 優(yōu)選地，所述玻璃纖維為無(wú)堿玻璃纖維，所述無(wú)堿玻璃纖維單根纖維直徑為7~ 15微米。
[0015] 更優(yōu)選地，所述無(wú)堿玻璃纖維單根纖維直徑為8~13微米。
[0016] 優(yōu)選地，所述無(wú)鹵阻燃劑為磷類、氮類或其它無(wú)機(jī)類阻燃劑中的兩種或多種的復(fù) 合，所述磷類阻燃劑選自紅磷、微膠囊化紅磷、磷酸銨鹽、聚磷酸銨、次膦酸鹽、三羥基磷酸 酯、烷基磷酸酯、芳基磷酸酯和環(huán)狀磷酸酯中的一種或多種；所述氮類阻燃劑選自三聚氰 胺、三聚氰胺磷酸鹽和三聚氰胺尿酸鹽中的一種或多種；所述無(wú)機(jī)類阻燃劑選自滑石粉、氧 化硼、硼酸鋅、氫氧化鎂、二氧化硅、三氧化二銻以及三氧化鉬中的一種或多種。
[0017] 優(yōu)選地，所述無(wú)鹵阻燃劑選自磷類和無(wú)機(jī)類阻燃劑以2 :1重量比混合的混合物、 氮類和無(wú)機(jī)類阻燃劑以2 :1重量比混合的混合物或者磷類和氮類以1 :1重量比混合的混 合物。
[0018] 優(yōu)選地，所述助劑包括分散劑、潤(rùn)滑劑、增韌劑、成核劑、抗氧化劑和抗滴落劑。
[0019] 優(yōu)選地，所述環(huán)氧樹脂選自雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚S型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧 樹脂、氫化雙酚A型環(huán)氧樹脂和酚醛型環(huán)氧樹脂中的一種或多種；所述環(huán)氧樹脂的分子量 為 2000 ~30000。
[0020] 為達(dá)到上述第二個(gè)目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0021] 如上所述的耐酸堿無(wú)鹵阻燃玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的制備方法，包括如 下步驟：
[0022] 1)將經(jīng)復(fù)合偶聯(lián)劑中的部分γ -氨丙基三乙氧基硅烷處理后的無(wú)鹵阻燃劑、助劑 和尼龍66樹脂加入高速混合機(jī)中充分混合3~5分鐘，得到混合物A ;
[0023] 2)將剩余復(fù)合偶聯(lián)劑加入到步驟1)制得的混合物A中，高速混合2~6分鐘后出 料，得到混合物B ;
[0024] 3)將步驟2)制得的混合物B與玻璃纖維放入雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)過(guò)拉條、冷卻、切 粒、干燥處理，即得到耐酸堿無(wú)齒阻燃玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料顆粒；所述雙螺桿擠 出機(jī)的轉(zhuǎn)速為180~260轉(zhuǎn)/分鐘，所述雙螺桿擠出機(jī)共有九個(gè)加熱區(qū)段，各段溫度從加 料口到機(jī)頭分別是 235 ~250°C、265 ~275°C、270 ~280°C、270 ~280°C、265 ~275°C、 265 ~275 °C、260 ~275 °C、260 ~275 °C、260 ~275 °C。
[0025] 優(yōu)選地，步驟1)中，所述無(wú)鹵阻燃劑的制備方法為將兩種或多種磷類、氮類或無(wú) 機(jī)類阻燃劑預(yù)先進(jìn)行高速混合10分鐘，然后加入〇. 1份的偶聯(lián)劑γ -氨丙基三乙氧基硅烷 并進(jìn)行高速混合2~5分鐘，即得到經(jīng)γ-氨丙基三乙氧基硅烷處理后的均勻分散的無(wú)鹵 阻燃劑。
[0026] 優(yōu)選地，步驟（1)所述無(wú)鹵阻燃劑的制備方法為將磷類和無(wú)機(jī)類阻燃劑以2 :1重 量比混合的混合物、氮類和無(wú)機(jī)類阻燃劑以2 :1重量比混合的混合物或者磷類和氮類以1 : 1重量比混合的混合物預(yù)先進(jìn)行高速混合10分鐘，然后加入0. 1份的偶聯(lián)劑γ-氨丙基三 乙氧基硅烷并進(jìn)行高速混合2~5分鐘，即得到經(jīng)γ-氨丙基三乙氧基硅烷處理后的均勻 分散的無(wú)鹵阻燃劑。
[0027] 優(yōu)選地，步驟2)中，所述復(fù)合偶聯(lián)劑的加入方式為先將剩余γ-氨丙基三乙氧基 硅烷放入高速混合機(jī)中與步驟1)制得的混合物A進(jìn)行高速混合1~3分鐘，然后再將全部 γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷或環(huán)氧樹脂加入混合機(jī)中高速混合1~3分鐘；更優(yōu)選 地，ΚΗ550與ΚΗ560的重量比為1 :1，ΚΗ550與環(huán)氧樹脂的重量比為1 :10~20。
[0028] 優(yōu)選地，步驟3)中，所述雙螺桿擠出機(jī)從加料口到機(jī)頭的各段溫度分別為235°C、 265°C、270°C、270°C、265°C、265°C、260°C、260°C、260°C。
[0029] 本發(fā)明的復(fù)合材料，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)在配方中加入γ-氨丙基三乙氧基硅 烷（ΚΗ550)與γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷（ΚΗ560)或環(huán)氧樹脂以1 :1~50重量比 混合的混合物作為復(fù)合偶聯(lián)劑，利用該復(fù)合偶聯(lián)劑的交聯(lián)作用，大大提高了復(fù)合材料的耐 酸堿性。同時(shí)通過(guò)調(diào)整尼龍66樹脂、玻璃纖維、無(wú)鹵阻燃劑、復(fù)合偶聯(lián)劑和功能助劑間的 最優(yōu)復(fù)配比，保證了材料的阻燃性能、力學(xué)性能和耐熱性能，使得材料具有較強(qiáng)的耐酸堿性 能、加工流動(dòng)性好、優(yōu)異的力學(xué)性能、耐熱性能和阻燃性能，克服了現(xiàn)有技術(shù)尼龍產(chǎn)品中機(jī) 械力學(xué)性能、耐酸堿性能等不足的問(wèn)題。
[0030] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0031] 本發(fā)明所得到的復(fù)合材料具有較強(qiáng)的耐酸堿性能、加工流動(dòng)性好、優(yōu)異的力學(xué)性 能、耐熱性能和阻燃性能，尤其克服了現(xiàn)有技術(shù)尼龍產(chǎn)品中耐酸堿性能不足的問(wèn)題。將所述 復(fù)合材料置于濃酸或濃堿中一個(gè)月，只發(fā)生極小部分溶脹或沒有變化（現(xiàn)有技術(shù)中的普通 阻燃尼龍產(chǎn)品放入酸堿中，不足24小時(shí)全部溶解），耐酸堿性能得到大幅提高，具有廣闊的 市場(chǎng)前景。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。本領(lǐng) 域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說(shuō)明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本 發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033] 本發(fā)明實(shí)施例部分使用的PA66采用國(guó)產(chǎn)神馬ERP27牌號(hào)；玻璃纖維是直徑約13 微米的長(zhǎng)玻璃纖維；無(wú)鹵阻燃劑是〇. 1份偶聯(lián)劑KH550進(jìn)行表面處理過(guò)的磷類與無(wú)機(jī)類阻 燃劑以重量比2 :1混合的混合物、氮類與無(wú)機(jī)類阻燃劑以重量比2 :1混合的混合物，或磷 類與氮類阻燃劑以