CN101659788A - 环保阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料及其制备方法，该专用料是由如下质量配比的原料制成：尼龙6树脂45～65％、玻璃纤维24～28％、阻燃剂8～22％、无机填料3～5％；所述阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂或有机膦酸盐阻燃剂。与现有技术相比，本发明得到的阻燃改性玻璃纤维增强尼龙6专用料具有阻燃性能好、力学性能优、原料成本低廉和阻燃过程中产生的烟气少等特点，符合环保规定。
Description
(一)技术领域
本发明涉及聚合物阻燃改性，尤其涉及一种符合环保要求的阻燃改性玻纤增强尼龙6专用料及其制备方法。
(二)背景技术
尼龙6俗名聚酰胺，是三大工程塑料之一，具有韧性好、电性能优异、耐油和耐磨等优点，但是纯尼龙6强度较差，且热变形温度低，一般需通过玻璃纤维增强提高其强度和耐高温性。但是由于玻璃纤维的“烛芯效应”，(高分子材料与工程，2006，22卷，第一期)导致尼龙6易燃，且发热量大，燃烧时易产生有焰滴落，极易传播火焰，这限制了它的电子电气、交通运输和办公自动化等要求阻燃产品上的应用，因此玻璃纤维增强尼龙6的阻燃改性问题日益重要。目前用于玻璃纤维增强尼龙6的阻燃剂有卤系、氮系、磷系和氮-磷系等。卤系阻燃剂在燃烧过程中会释放出大量有毒烟气，且腐蚀设备，欧盟和我国先后颁布了《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》(简称《RoH指令》)和《电子信息产品污染控制管理办法》，规定阻燃塑料中所含的多溴联苯和多溴联苯醚的含量不得超过1000PPM。氮系阻燃剂主要是密胺及其衍生物，此类阻燃剂复合环保要求，但其缺点是增大了熔体流动和燃烧熔融滴落，特别在玻璃纤维增强尼龙6材料中阻燃效率很低，基本没有阻燃效果；磷系阻燃剂主要是红磷，它具有阻燃效率高、添加量少等显著优点，其缺点是易吸湿，释放出毒性较大的PH3，同时限制了制品的颜色。有机磷系阻燃剂具有阻燃效率高、热稳定性、分散性和流动性好等显著优点，且符合环保要求，是目前应用于玻璃纤维增强尼龙6的新型阻燃剂。
(三)发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种符合欧盟RoHS指令和我国《电子信息产品污染控制管理办法》要求的阻燃改性玻璃纤维增强尼龙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：
一种环保阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料，是由如下质量配比的原料制成：尼龙6树脂45～65％、玻璃纤维24～28％、阻燃剂8～22％、粒径D50不大于10微米的无机填料3～5％；所述阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂或结构如式(I)所示的有机膦酸盐阻燃剂；：
式(I)中，M为钠或钾，R1和R2各自独立选自甲基、十二烷基、十八烷基或苯基。
优选的，所述的专用料由下列质量配比的原料制成：尼龙6树脂47～56％、玻璃纤维24～26％、阻燃剂17～22％、无机填料3～5％。
本发明所述尼龙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。
本发明适用的磷酸酯类阻燃剂优选下列之一：甲苯系磷酸酯、丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯、磷酸三苯酚。
本发明适用的有机膦酸盐阻燃剂优选下列之一：甲基-十二烷基膦酸盐、十八烷基-苯基膦酸盐、甲基-十八烷基膦酸盐、苯基-十二烷基膦酸盐。本发明适用的无机填料优选下列之一：蒙脱土、水滑石、沸石、滑石粉、凹凸棒土。
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制成：尼龙6树脂：49％，玻璃纤维：25％，十八烷基-苯基膦酸钾：21％，粒径D50不大于10微米的沸石：5％。
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制成：尼龙6树脂：51％；玻璃纤维：25％；三甲苯磷酸酯：19％；粒径D50不大于10微米的滑石粉：5％。
本发明还提供了一种制备所述的环保阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料的方法，所述的方法按如下步骤进行：按照原料组分质量配比将尼龙6树脂、阻燃剂和粒径D50不大于10微米的无机填料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环保阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料；调节双螺杆挤出机的料筒温度210～230℃。
与现有技术相比，本发明得到的阻燃改性玻璃纤维增强尼龙6专用料具有阻燃性能好、力学性能优、原料成本低廉和阻燃过程中产生的烟气少等特点，而且材料符合欧盟《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》(简称《RoHs指令》)和我国《电子信息产品污染控制管理办法》中关于阻燃塑料中所含的多溴联苯和多溴联苯醚的含量不得超过1000PPM的规定。
(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：
下列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
配方的质量比为：尼龙6树脂：65％；三甲苯磷酸酯：8％；玻璃纤维：24％；粒径D50不大于10微米的蒙脱土：3％。将配方中除玻璃纤维外的原料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内熔融混合挤出切粒，得到预混料，将该预混料和在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，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-2级，拉伸强度110.2MPa，冲击强度10.2kJ/m2，抗弯强度201.3MPa。
实施例2
配方的质量比为：磷酸三(二丙苯)酯：10％；尼龙6树脂：63％；玻璃纤维：24％；粒径D50不大于10微米的沸石：3％。将配方中除玻璃纤维外的原料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内熔融混合挤出切粒，得到预混料，将该预混料和玻璃纤维在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，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-1级，拉伸强度112.2MPa，冲击强度10.5kJ/m2，抗弯强度204.5MPa。
实施例3
配方的质量比为：甲基-苯基膦酸钠：17％；尼龙6树脂：55％；玻璃纤维：25％；粒径D50不大于10微米的凹凸棒土：3％。将配方中除玻璃纤维外的原料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内熔融混合挤出切粒，得到预混料，将该预混料和玻璃纤维在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，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115.4MPa，冲击强度10.9kJ/m2，抗弯强度208.4MPa。
实施例4
配方的质量比为：磷酸三丁苯酯：19％；尼龙6树脂：51％；玻璃纤维：25％；粒径D50不大于10微米的水滑石：5％。将配方中除玻璃纤维外的原料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内熔融混合挤出切粒，得到预混料，将该预混料和玻璃纤维在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，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113.9MPa，冲击强度11.2kJ/m2，抗弯强度207.6MPa。
实施例5
配方的质量比为：磷酸三苯酚：21％；尼龙6树脂：49％；玻璃纤维：25％，粒径D50不大于10微米的滑石粉：5％。将配方中除玻璃纤维外的原料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内熔融混合挤出切粒，得到预混料，将该预混料和在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，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114.1MPa，冲击强度10.7kJ/m2，抗弯强度204.5MPa。
实施例6
配方的质量比为：十二烷基-苯基膦酸钾：22％；尼龙6树脂：45％；玻璃纤维：28％；粒径D50不大于10微米的沸石：5％。将配方中除玻璃纤维外的原料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内熔融混合挤出切粒，得到预混料，将该预混料和在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，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117.4MPa，冲击强度11.3kJ/m2，抗弯强度210.9MPa。
实施例7
配方质量比为：十八烷基-苯基磷酸钾阻燃剂：21％，尼龙6树脂：49％，玻璃纤维：25％，粒径D50不大于10微米的沸石：5％。将配方中除玻璃纤维外的原料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内熔融混合挤出切粒，得到预混料，将该预混料和在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，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115.4MPa，冲击强度12.3kJ/m2，抗弯强度208.7MPa。
实施例8
配方质量配比：尼龙6树脂：51％；玻璃纤维：25％；三甲苯磷酸酯：19％；粒径D50不大于10微米的滑石粉：5％。将配方中除玻璃纤维外的原料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内熔融混合挤出切粒，得到预混料，将该预混料和在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，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-1级，拉伸强度120.4MPa，冲击强度14.3kJ/m2，抗弯强度219.7MPa。
Claims (9)
1、一种环保阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料，其特征在于所述的专用料是由如下质量配比的原料组分制成：尼龙6树脂45～65％、玻璃纤维24～28％、阻燃剂8～22％、粒径D50不大于10微米的无机填料3～5％；所述阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂或结构如式(I)所示的有机膦酸盐阻燃剂：
式(I)中，M为钠或钾，R1和R2各自独立选自甲基、十二烷基、十八烷基或苯基。
2、如权利要求1所述的环保阻燃玻璃纤维增强尼龙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制成：尼龙6树脂47～56％、玻璃纤维24～26％、阻燃剂17～22％、无机填料3～5％。
3、如权利要求1或2所述的环保阻燃玻璃纤维增强尼龙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。
4、如权利要求1或2所述的环保阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料，其特征在于所述的磷酸酯类阻燃剂选自为下列之一：甲苯系磷酸酯、丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯、磷酸三苯酚。
5、如权利要求1或2所述的环保阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料，其特征在于所述有机膦酸盐阻燃剂选自下列之一：甲基-十二烷基膦酸盐、十八烷基-苯基膦酸盐、甲基-十八烷基膦酸盐、苯基-十二烷基膦酸盐。
6、如权利要求1或2所述的环保阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料，其特征在于所述的无机填料选自下列之一：蒙脱土、水滑石、沸石、滑石粉、凹凸棒土。
7、如权利要求1所述的环保阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料，其特征在于所述专用料由下列质量配比的原料制成：尼龙6树脂：49％，玻璃纤维：25％，十八烷基-苯基磷酸钾：21％，粒径D50不大于10微米的沸石：5％。
8、如权利要求1所述的环保阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料，其特征在于所述专用料由下列质量配比的原料制成：尼龙6树脂：51％；玻璃纤维：25％；三甲苯磷酸酯：19％；粒径D50不大于10微米的滑石粉：5％。
9、一种制备如权利要求1或2所述的环保阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料的方法，其特征在于所述的方法按如下步骤进行：按照原料组分质量配比将尼龙6树脂、阻燃剂和粒径D50不大于10微米的无机填料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环保阻燃玻璃纤维增强尼龙6专用料；调节双螺杆挤出机的料筒温度210～230℃。
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