CN101659787B - 高强度阻燃增强尼龙6专用料及其制备方法 - Google Patents

高强度阻燃增强尼龙6专用料及其制备方法 Download PDF

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本发明公开了一种高强度阻燃增强尼龙6专用料及其制备方法，所述专用料是由尼龙6树脂、玻璃纤维、阻燃剂和扩链剂通过双螺杆挤出机进行反应挤出制得，各原料组分的质量配比为：尼龙6树脂55～59％、玻璃纤维25％、阻燃剂15％、扩链剂1～5％；所述阻燃剂为聚磷酸铵和三聚氰胺复配物；所述扩链剂为磷酸酯、异氰酸酯、双噁唑啉中的一种或两种的组合。与现有技术相比，本发明得到的高强度阻燃增强尼龙6专用料具有阻燃性能好、力学性能优、原料成本低廉和扩链效果好等特点，具有很好的工业化应用前景。

Description

高强度阻燃增强尼龙6专用料及其制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种高强度阻燃增强尼龙6专用料及其制备方法。
(二)背景技术
尼龙6俗名聚酰胺，作为第一大工程塑料，具有高强度、耐磨、耐油和耐化学腐蚀等优点，因而被广泛应用于汽车制造、航空航天、电子电气和机械设备等领域。但是尼龙6存在低温韧性差和易吸水等缺点，从而限制了它的应用(工程塑料应用，1999，27)。因此，开发高强度尼龙6已刻不容缓。高强度尼龙6的制备一般为延长熔融缩聚时间和固相聚合，前一种方法后期物料粘度大，从而引起副产物的扩散困难，而且其反应速度慢，加剧了降解等副反应，导致产品性能下降。固相聚合反应速度慢，并且进行大规模生产需要专用的设备，因而限制了它的应用(高分子学报，2004，4)。化学扩链是在尼龙中加入一些小分子使其与尼龙的端基反应以达到增粘的目的。
(三)发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高强度阻燃增强尼龙6专用料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种高强度阻燃增强尼龙6专用料，是由下列质量配比的原料组分制得：尼龙6树脂53～61％、玻璃纤维24～26％、阻燃剂14～16％、扩链剂1～5％；所述阻燃剂为聚磷酸铵和三聚氰胺的复配物；所述扩链剂为磷酸酯、异氰酸酯、双噁唑啉中的一种或两种物质任意比例的组合。这里的两种物质的组合，可以是同类物质中的两种物质，也可以是不同类物质中的两种物质。
进一步，优选所述的专用料由下列质量配比的原料制成：尼龙6树脂55～59％、玻璃纤维25％、阻燃剂15％、扩链剂1～5％
更进一步优选所述的专用料由下列质量配比的原料制成：尼龙6树脂57～59％、玻璃纤维25％、阻燃剂15％和扩链剂1～3％。
本发明所述的尼龙6树脂是一类己内酰胺聚合物，任何一种尼龙6树脂都适合本发明。
本发明所述的玻璃纤维优选长度为3～10毫米、单丝直径为10～25微米的短切玻璃纤维。
本发明优选所述的阻燃剂中聚磷酸铵和三聚氰胺质量比5∶1～1∶1，更优选聚磷酸铵和三聚氰胺质量比为3∶1。本发明所述的聚磷酸铵，常见的有二聚磷酸铵、三聚磷酸铵和四聚磷酸铵，本发明优选使用聚合度大于1000的聚磷酸铵，即可优选聚合度大于1000的二聚磷酸铵、三聚磷酸铵、四聚磷酸铵中的任一种。
本发明所述的扩链剂优选磷酸三甲苯酯、磷酸三丁苯酯、甲基异氰酸酯、丁基异氰酸酯、2，2-双(2-噁唑啉)中的一种或两种的组合，这里所指的两种物质的组合可以是任意比例的组合。
本发明具体推荐的一个优选方案为：所述专用料由下列质量配比的原料组分制成：尼龙6树脂：59％，玻璃纤维：25％，质量比为3∶1的三聚磷酸铵(聚合度1500)和三聚氰胺复配阻燃剂：15％，2，2-双(2-双噁唑啉)：1％。
本发明具体推荐的另一个优选方案为：所述专用料由下列质量配比的原料组分制成：尼龙6树脂：57％，玻璃纤维：25％，质量比为3∶1的四聚磷酸铵(聚合度1000)，三聚氰胺复配阻燃剂：15％；磷酸三丁苯酯：2％，丁基异氰酸酯：1％。
本发明还提供了一种制备所述的高强度阻燃增强尼龙6专用料的方法，所述的方法按如下步骤进行：按质量配比将尼龙6树脂、阻燃剂和扩链剂在高速混合机中充分混合，然后在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到预混料；再将该预混料和玻璃纤维在双螺杆挤出机内混合挤出并切粒得到所述的高强度阻燃增强尼龙6专用料，调节双螺杆挤出机的料筒温度210～230℃。
本发明制得的高强度阻燃增强尼龙6专用料可用于机械，汽车，电子等行业，特别是汽车工业中用作汽车输油管和气制动刹车管。
与现有技术相比，本发明得到的高强度阻燃增强尼龙6专用料具有阻燃性能好、力学性能优、原料成本低廉和扩链效果好等特点，具有很好的工业化应用前景。
(四)具体实施方式：
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
本发明实施例使用的玻璃纤维为长度为3～10毫米、单丝直径为10～25微米的短切玻璃纤维。
实施例1
按下列质量含量将聚合度为1000的三聚磷酸铵和三聚氰胺(3∶1)复配制成的阻燃剂：15％；玻璃纤维：25％；尼龙6树脂：58％；磷酸三甲苯酯：1％；丁基异氰酸酯：1％。在高速混合机中混合10分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机内混合挤出切粒，料筒温度控制在210℃。
上述制得的阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料的性能经测定：垂直燃烧V-0级，拉伸强度112.2MPa，弯曲强度205.1MPa，冲击强度10.4Kj/m2。在240℃和剪切速率86.2s-1，其熔体的剪切粘度达100Pa·s。
实施例2
按下例质量含量将聚合度为1500的二聚磷酸铵和三聚氰胺(3∶1)复配制成的阻燃剂：15％、玻璃纤维：25％；尼龙6树脂：59％；磷酸三丁苯酯：1％。在高速混合机中混合10分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机内混合挤出切粒，料筒温度控制在210℃。
上述制得的阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料的性能经测定：垂直燃烧V-0级，拉伸强度110.9MPa，弯曲强度206.5MPa，冲击强度10.5Kj/m2，在240℃和剪切速率89.2s-1，其熔体的剪切粘度达100Pa·s。
实施例3
按下例质量含量将聚合度为2000的四聚磷酸铵和三聚氰胺复配阻燃剂(3∶1)复配制成的阻燃剂：15％、玻璃纤维：25％；尼龙6树脂：57％；甲基异氰酸酯：3％，在高速混合机中混合10分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机内混合挤出切粒，料筒温度控制在210℃。
上述制得的阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料的性能经测定：垂直燃烧V-1级，拉伸强度115.0MPa，弯曲强度207.3MPa，冲击强度11.6Kj/m2，在240℃和剪切速率96.4s-1，其熔体的剪切粘度达100Pa·s。
实施例4
按下例质量含量将聚合度为1500的三聚磷酸铵和三聚氰胺(3∶1)复配制成的复配阻燃剂：15％；玻璃纤维：25％；尼龙6树脂：59％；磷酸三丁苯酯：2％；丁基异氰酸酯：1％。，在高速混合机中混合10分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机内混合挤出切粒，料筒温度控制在210℃。
上述制得的阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料的性能经测定：垂直燃烧V-0级，拉伸强度117.6MPa，弯曲强度209.5MPa，冲击强度11.4Kj/m2，在240℃和剪切速率98.2s-1，其熔体的剪切粘度达100Pa·s。
实施例5
按下例质量含量将聚合度为2000的四聚磷酸铵和三聚氰胺(3∶1)复配制成的阻燃剂：15％；玻璃纤维：25％；尼龙6树脂：57％；2，2-双(2-噁唑啉)：1％；甲基异氰酸酯：2％。在高速混合机中混合10分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机内混合挤出切粒，料筒温度控制在210℃。
上述制得的阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料的性能经测定：垂直燃烧V-0级，拉伸强度117.9MPa，弯曲强度210.3MPa，冲击强度10.8Kj/m2，在240℃和剪切速率105.3s-1，其熔体的剪切粘度达100Pa·s。
实施例6
按下例质量含量将聚合度为2000的四聚磷酸铵和三聚氰胺(2∶1)复配制成的复配阻燃剂：15％；玻璃纤维：25％；尼龙6树脂：59％；2，2-双(2-双噁唑啉)：1％。在高速混合机中混合10分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机内混合挤出切粒，料筒温度控制在210℃。
上述制得的阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料的性能经测定：垂直燃烧达到V-0级，拉伸强度115.7MPa，弯曲强度206.9MPa，冲击强度11.9Kj/m2，在240℃和剪切速率106.2s-1，其熔体的剪切粘度达100Pa·s。
实施例7
按下例质量含量将质量比为3∶1的三聚磷酸铵(聚合度1500)和三聚氰胺复配阻燃剂：15％，玻璃纤维：25％，尼龙6树脂：59％，2，2-双(2-双噁唑啉)：1％。在高速混合机中混合10分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机内混合挤出切粒，料筒温度控制在210℃。
上述制得的阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料的性能经测定：垂直燃烧达到V-0级，拉伸强度160.3MPa，弯曲强度321.4MPa，冲击强度13.1Kj/m2，在240℃和剪切速率106.2s-1，其熔体的剪切粘度达203Pa·s。
实施例8
按下例质量含量将质量比为3∶1的四聚磷酸铵(聚合度1000)和三聚氰胺复配阻燃剂：15％；玻璃纤维：25％；尼龙6树脂：57％；磷酸三丁苯酯：2％；丁基异氰酸酯：1％。
上述制得的阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料的性能经测定：垂直燃烧达到V-0级，拉伸强度150.2MPa，弯曲强度301.6MPa，冲击强度14.1Kj/m2，在240℃和剪切速率106.2s-1，其熔体的剪切粘度达168Pa·s。

Claims (9)

1.一种高强度阻燃增强尼龙6专用料，是由下列质量配比的原料组分制得：尼龙6树脂53～61％、玻璃纤维24～26％、阻燃剂14～16％、扩链剂1～5％；所述阻燃剂为聚磷酸铵和三聚氰胺的复配物，所述的阻燃剂中聚磷酸铵和三聚氰胺质量比为5∶1～1∶1；所述扩链剂为磷酸酯、异氰酸酯、双噁唑啉中的一种或两种任意比例的组合。
2.如权利要求1所述的高强度阻燃增强尼龙6专用料，其特征在于所述的专用料由下列质量配比的原料组分制成：尼龙6树脂55～59％、玻璃纤维25％、阻燃剂15％、扩链剂1～5％。
3.如权利要求1所述的高强度阻燃增强尼龙6专用料，其特征在于所述阻燃剂是由质量比为3∶1的聚磷酸铵和三聚氰胺复配而成。
4.如权利要求1～3之一所述的高强度阻燃增强尼龙6专用料，其特征在于所述的聚磷酸铵的聚合度大于1000。
5.如权利要求1～3之一所述的高强度阻燃增强尼龙6专用料，其特征在于所述的玻璃纤维为长度为3～10毫米和单丝直径为10～25微米的短切玻璃纤维。
6.如权利要求1～3之一所述的高强度阻燃增强尼龙6专用料，其特征在于所述扩链剂选自磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三丁苯酯、甲基异氰酸酯、丁基异氰酸酯、2，2-双(2-噁唑啉)中的一种或两种任意比例的组合。
7.如权利要求1所述的高强度阻燃增强尼龙6专用料，其特征在于所述专用料由下列质量配比的原料组分制成：尼龙6树脂：59％，玻璃纤维：25％，质量比为3∶1的三聚磷酸铵和三聚氰胺复配阻燃剂：15％，2，2-双(2-双噁唑啉)：1％；所述的三聚磷酸铵的聚合度为1500。
8.如权利要求1所述的高强度阻燃增强尼龙6专用料，其特征在于所述专用料由下列质量配比的原料组分制成：尼龙6树脂：57％，玻璃纤维：25％，质量比为3∶1的四聚磷酸铵和三聚氰胺复配阻燃剂：15％，磷酸三丁苯酯：2％，丁基异氰酸酯：1％；所述的四聚磷酸铵的聚合度为1000。
9.一种制备如权利要求1或2所述的高强度阻燃增强尼龙6专用料的方法，其特征在于所述的方法按如下步骤进行：按原料组分的质量配比将尼龙6树脂、阻燃剂和扩链剂在高速混合机中充分混合，然后在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到预混料；再将该预混料和玻璃纤维在双螺杆挤出机内混合挤出并切粒得到所述的高强度阻燃增强尼龙6专用料；调节双螺杆挤出机的料筒温度210～230℃。
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