一種無鹵阻燃尼龍復合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無鹵阻燃尼龍復合材料及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 尼龍樹脂，即聚酰胺，具有優(yōu)良的力學強度、耐磨性、自潤滑性、耐腐蝕性和較好的 加工成型性能，目前己成為五大通用工程塑料中產(chǎn)量最大、品種最多、用途最廣、綜合性能 優(yōu)良的基礎(chǔ)樹脂。
[0003] 隨著電子電氣工業(yè)及其他特殊行業(yè)的迅速發(fā)展，未經(jīng)改性的尼龍其阻燃性能較 差，其垂直燃燒只能達到UL94V-2級，氧指數(shù)為24左右，并且在燃燒過程中產(chǎn)生滴落，屬于 易燃材料。在使用過程中極易引發(fā)火災，尤其是在電子產(chǎn)品領(lǐng)域，因尼龍而引發(fā)的火災不計 其數(shù)，造成損失較大。
[0004] 目前尼龍66中使用的阻燃劑種類較多，其中包括：溴系阻燃劑如十溴聯(lián)苯醚、十 溴聯(lián)苯乙烷等；磷系阻燃劑如紅磷；氮系阻燃劑如三聚氰胺、氰脲酸鹽(MCA)，固體阻燃劑 如三氧化二銻、硼酸鋅、二氧化硅等。無鹵阻燃體系應用較廣的是紅磷和三聚氰胺鹽類，但 紅磷本身帶色，只能用于黑色制品，且一般只用于尼龍6中，應用范圍較窄。此外則是三聚 氰胺鹽類，主要是三聚氰胺脲酸鹽和磷酸鹽，但其阻燃效果不佳，而且形成的阻燃效果極不 穩(wěn)定，一般添加量大且不能達到較高的阻燃等級，也只能適用于阻燃要求不高的場合。
[0005] 專利號為ZL201110117041.5的中國發(fā)明專利公開了一種阻燃型尼龍樹脂組合 物，采用的阻燃劑選自十溴二苯乙烷、三-(三溴苯氧基)_三嗪、溴化聚苯乙烯、溴化環(huán)氧樹 脂和三聚氰胺尿酸鹽中的至少一種；阻燃協(xié)效劑選自銻的氧化物、銻酸鹽和第V族金屬元 素化合物中的至少一種。
[0006] 專利號為ZL201110117041.5的中國發(fā)明專利公開了一種阻燃型尼龍樹脂組合 物，通過加入阻燃劑改性，使得整個樹脂組合物的阻燃性能優(yōu)異；同時，配方中各組分的相 容性較好，潤滑劑與抗氧劑的協(xié)同作用，可以提高尼龍樹脂的加工流動性能，提高阻燃劑在 組合物中的分散性能，所制得的阻燃型尼龍樹脂組合物戶外耐候性能好，沖擊強度、抗彎強 度和拉伸強度高、阻燃度好、流動性高。但從其配方中不難看出，其阻燃采用的是含鹵阻燃 劑，同時為了提升含鹵阻燃劑的阻燃效果還配合了銻的氧化物、銻酸鹽或第V族金屬元素 化合物來作為阻燃協(xié)效劑。含鹵阻燃劑指含有Cl、Br、F等元素的阻燃劑，含鹵阻燃劑是目 前塑料橡膠材料中阻燃應用最多的阻燃劑產(chǎn)品，主要是其為有機阻燃劑，化學性質(zhì)呈惰性， 與塑料的相容性比較好，阻燃效果好、使用成本低，諸多特征都是其它阻燃劑所不能替代 的，但含鹵阻燃材料會產(chǎn)生大量的煙霧和有毒的腐蝕性鹵化氫氣體，造成二次危害。在一些 發(fā)達國家現(xiàn)已完全禁用，顯然現(xiàn)有技術(shù)有進一步改進的必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種無鹵阻燃尼 龍復合材料，該尼龍復合材料采用特殊成核技術(shù)，結(jié)晶速度快，在高溫條件下性能穩(wěn)定，不 易老化，綜合性能較好，具有較高的剛性，制品外觀非常光亮，而且阻燃級別達到UL94 VO 級，防火性好，具有低析出、防滴落，高電氣性能及耐熱性優(yōu)良，CTI值高，電氣性能好，沖擊 強度高，對環(huán)境好，環(huán)保。
[0008] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種無鹵阻燃尼龍復合材料的制備方法，該制備方法 工藝簡單，操作控制方便，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0009] 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種無鹵阻燃尼龍復合材料，所述尼龍復 合材料包括如下重量份的原料： PA66樹脂 70-90份 PA6樹脂 5-15份 無鹵阻燃劑 5-15份 穩(wěn)定劑 0. 1-0. 5份 成核劑 0. 1-0. 5份。
[0010] 本發(fā)明的尼龍復合材料采用特殊成核技術(shù)，結(jié)晶速度快，在高溫條件下性能穩(wěn)定， 不易老化，綜合性能較好，具有較高的剛性，制品外觀非常光亮，而且阻燃級別達到UL94 VO 級，防火性好，具有低析出、防滴落，高電氣性能及耐熱性優(yōu)良，CTI值高，電氣性能好，沖擊 強度高，對環(huán)境好，環(huán)保。
[0011] 優(yōu)選的，所述PA66樹脂為密度在1. 10-1. 14g/cm3、熔點在250-254Γ、平均分子量 在10, 000-100, 000的聚己二酸己二胺。
[0012] 本發(fā)明通過采用密度在1. 10-1. 14g/cm3、熔點在250-254 °C、平均分子量在 10, 000-100, 000的聚己二酸己二胺，使得尼龍復合材料具有優(yōu)良的抗張強度、耐韌、耐沖擊 性和耐磨性佳。
[0013] 優(yōu)選的，所述PA6樹脂為密度在I. 14-1. 18g/cm3、熔點在215-225Γ、平均分子量 在10, 000-100, 000的聚己內(nèi)酰胺。
[0014] 本發(fā)明通過采用密度在I. 14-1. 18g/cm3、熔點在215-225 °C、平均分子量在 10, 000-100, 000的聚己內(nèi)酰胺作為PA6樹脂，使得尼龍復合材料具有優(yōu)良的熱塑性、韌性 和耐久性好。
[0015] 優(yōu)選的，所述無鹵阻燃劑為熔點在348-352Γ、密度在I. 5-1. 7g/cm3的氰尿酸三聚 氰胺。
[0016] 本發(fā)明通過采用熔點在348-352Γ、密度在I. 5-1. 7g/cm3的氰尿酸三聚氰胺作為 無鹵阻燃劑，使得尼龍復合材料的阻燃級別達到UL94 VO級，防火性好，具有低析出、防滴 落，高電氣性能及耐熱性優(yōu)良 優(yōu)選的，所述穩(wěn)定劑為熔點在270-274Γ的N，N' -雙（2,2,6,6_四甲基-4-哌啶 基）-1，3-苯二甲酰胺。
[0017] 本發(fā)明通過采用熔點在270-274 °C的Ν，Ν' -雙（2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶 基）-1，3-苯二甲酰胺作為穩(wěn)定劑，通過"分子識別"和交鏈酰胺化與尼龍相容，改善了尼 龍復合材料的熔體穩(wěn)定性，從而改善尼龍復合材料的加工性、降低纖維斷絲率、提高產(chǎn)品質(zhì) 量；對尼龍復合材料的光、熱、氧化等具有長效穩(wěn)定作用；可以改善填料和顏料在尼龍復合 材料中的分散性。
[0018] 優(yōu)選的，所述成核劑是由無機成核劑和有機成核劑以重量比0. 8-1. 2:1組成的混 合物，成核劑的粒徑為〇. 1-1 μ m。
[0019] 本發(fā)明通過采用無機成核劑和有機成核劑復配使用，并控制其重量比為 0. 8-1. 2:1，結(jié)晶速度快，使得尼龍復合材料在高溫條件下性能穩(wěn)定，不易老化，綜合性能較 好，具有較高的剛性，制品外觀非常光亮。
[0020] 優(yōu)選的，所述無機成核劑包括超細滑石粉、蒙脫土和碳酸鈣中的至少一種。更為優(yōu) 選的，所述無機成核劑是由超細滑石粉、蒙脫土和碳酸鈣以重量比1:1. 5-2. 5:2-4組成的 混合物。
[0021] 本發(fā)明通過采用超細滑石粉、蒙脫土和碳酸鈣作為無機成核劑復配使用，并控制 其重量比為1:1. 5-2. 5:2-4,結(jié)晶速度快，使得尼龍復合材料在高溫條件下性能穩(wěn)定，不易 老化，綜合性能較好。
[0022] 所述有機成核劑包括苯甲酸鈉、山梨醇二芐酯和長鏈線性飽和羧酸鈉鹽中的至少 一種。更為優(yōu)選的，所述有機成核劑是由苯甲酸鈉、山梨醇二芐酯和長鏈線性飽和羧酸鈉鹽 以重量比0. 8-1. 2:1:1. 4-2. 2組成的混合物。
[0023] 本發(fā)明通過采用苯甲酸鈉、山梨醇二芐酯和長鏈線性飽和羧酸鈉鹽作為有機成核 劑復配使用，并控制其重量比為〇. 8-1. 2:1:1. 4-2. 2,結(jié)晶速度快，使得尼龍復合材料在高 溫條件下性能穩(wěn)定，不易老化，綜合性能較好，具有較高的剛性，制品外觀非常光亮 優(yōu)選的，所述尼龍復合材料還包括潤滑劑〇. 5-1. 5份，所述潤滑劑包括改性乙烯基雙 硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯和氧化聚乙烯蠟中的至少一種。更為優(yōu)選的，所述潤滑劑是由 改性乙烯基雙硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯和氧化聚乙烯蠟以重量比0. 8-1. 2:1. 6-2. 4:1 組成的混合物。
[0024] 本發(fā)明通過采用改性乙烯基雙硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯和氧化聚乙烯蠟作為 潤滑劑復配使用，并控制其重量比為〇. 8-1. 2:1. 6-2. 4:1，氧化聚乙烯蠟是外潤滑劑，能降 低尼龍樹脂熔體與模具、機筒的摩擦；改性乙烯基雙硬脂酰胺和季戊四醇硬脂酸酯是內(nèi)潤 滑劑，能降低尼龍樹脂熔體的分子間摩擦；三種潤滑劑混合使用可以改善尼龍復合材料在 加工過程中的流動性和制品的脫模性。
[0025] 優(yōu)選的，所述季戊四醇硬脂酸酯是由羥值在55-65mgK0H/g、熔點在50-60°C的季 戊四醇三硬脂酸酯和羥值在25-35mgK0H/g、熔點在55-65°C的季戊四醇四硬脂酸酯以重量 比2-3:1組成的混合物。
[0026] 本發(fā)明通過采用羥值在55-65mgK0H/g、熔點在50-60°C的季戊四醇三硬脂酸酯和 羥值在25-35mgK0H/g、熔點在55-65°C的季戊四醇四硬脂酸酯作為季戊四醇硬脂酸酯復配 使用，并控制其重量比為2-3:1，具有良好的熱穩(wěn)定性和低揮發(fā)性，良好的脫模和流動性能， 能顯著改善尼龍復合材料在高溫時的加工性能，提高制品的透明度及表面光潔度。
[0027] 所述尼龍復合材料還包括改性POE樹脂3-7份、抗靜電劑1-5份、抗氧劑0. 5-1. 5 份、強度改性劑1-5份、增韌改性劑1-5份、抗沖改性劑1-5份。
[0028] 所述改性POE樹脂為聚丙烯和POE樹脂共混改性得到的聚丙烯/乙烯-辛烯共聚 物；所述乙烯-辛烯共聚物為辛烯單體含量在20%-30%的乙烯-辛烯共聚物。
[0029] 本發(fā)明通過采用聚丙烯和POE樹脂共混改性得到的聚丙烯/乙烯-辛烯共聚物作