CN102417728B - 纳米阻燃pa66复合材料及其制备方法 - Google Patents

纳米阻燃pa66复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纳米阻燃PA66复合材料及其制备方法，特别是具有高强度的纳米阻燃PA66复合材料。该复合材料以尼龙为基体，添加主阻燃剂、辅助阻燃剂、纳米改性料、玻璃纤维、接枝型增韧改性剂、抗氧剂、润滑分散剂等助剂，在高混机中混合后在双螺杆挤出机挤出造粒，即得到本发明的复合材料。本发明改善了材料的冲击性能，材料具有高阻燃性，较高使用温度，降低了吸水指数量，提高了抗氧化性能、加工流动性和滑爽性，综合性能均衡。

Description

纳米阻燃PA66复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米尼龙复合材料及其制备方法，尤其是涉及一种高强度纳米阻燃PA66复合材料及其制备方法。
背景技术
聚酰胺具有很好的机械强度和刚度，耐磨损特性好等优点被广泛用于汽车部件，机械部件，电子电气领域等，成为五大工程塑料用量之首，在很多应用上代替传统的金属材料。但由于聚酰胺耐热性和耐酸性较差，吸水率大对产品的尺寸稳定性影响很大，耐低温冲击不好等都限制了其应用。由于纳米聚合物复合材料实现了纳米相的均匀分散，强界面结合和自组装使得材料具有的力学，热学性能，气体阻隔性等优点，是普通聚合物+填料不所具备的，1987年日本首次报道了用插层聚合法制备尼龙6/蒙脱土复合材料，纳米材料的应用是目前全球研究的一个热点内容，在以往的尼龙阻燃增强产品采用传统的阻燃体系，阻燃剂添加比例较大，使得材料的耐冲击性能下降，在传统的配方体系中加入改性纳米材料，有效的减少阻燃剂的添加量，综合性能较好，报道中少有制备纳米阻燃增强PA66材料。
发明内容
本发明的目的就是为了改善现有技术存在的不足而提供一种综合性能高的高强度纳米阻燃PA66复合材料及其制备方法。本发明使材料的热变形温度大于250℃(1.82MPa)，改善了材料的冲击性能，吸水性能降低到之前的20％左右，提高了抗氧化性能、加工流动性，环保性能较高，综合性能均衡。
本发明采用如下技术方案，本发明提供的纳米阻燃PA66复合材料，所述的复合材料主要由尼龙66(PA66)、主助燃剂、辅助助燃剂、纳米改性料、玻璃纤维、接枝型增韧改性剂、抗氧剂、润滑分散剂组成，所述的复合材料质量含量如下：
Figure BDA0000111754380000011
Figure BDA0000111754380000021
上述组方中，尼龙66(PA66)特性粘度为2.6；
组方中主阻燃剂为溴系阻燃剂和MPP单独或配合使用；
组方中的溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化苯乙烯、六溴环十二烷、四溴双酚A一种或几种；
组方中的辅助阻燃剂为Sb2O3、ZnO、Fe2O3、硼酸锌一种或几种；
组方中纳米改性料为纳米蒙脱土硅铝酸盐。所述的蒙脱土硅铝酸盐纯度90～98％，分散相尺度为10-100nm，阳离子交换容量60～200meq/100g。
组方中的玻璃纤维为无碱玻璃纤维，该玻璃纤维的表面经硅烷偶联剂浸泡处理。所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷或γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
组方中的接枝型增韧改性剂为乙烯与辛稀接枝共聚物。
组方中的抗氧剂为168和HD98两者1∶1的组合物。
组方中的润滑分散剂为硅酮。
本发明所提供的纳米阻燃PA66复合材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)按照以下组分及含量(wt％)备料：
尼龙66(PA66)30～70％
主阻燃剂10～25％
辅助阻燃剂3～12％
纳米改性料0.5～5％
玻璃纤维10～30％
接枝型增韧改性剂2～12％
抗氧剂0.2～1％
润滑分散剂0.2～1％；
(2)将上述原料放入高混机中混合3-5min后出料，得到混合物，然后控制双螺杆挤出机的加工温度230-250℃，螺杆转数180-600转/分，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得。
与现有技术相比，本发明使材料的热变形温度大于250℃(1.82MPa)，改善了材料的冲击性能，吸水性能降低到之前的20％左右，提高了抗氧化性能、加工流动性，环保性能较高，综合性能均衡。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1-9；
以下实施例提供的高强度纳米阻燃PA66复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照表1中的组分及含量进行备料，其中尼龙为尼龙66，特性粘度为2.4、主阻燃剂为十溴二苯乙烷，溴化苯乙烯与MPP单独或复配而成、纳米蒙脱土为纯度90％-98％蒙脱土硅铝酸盐，粒径200-500目，蒙脱土分散相尺度为10-100nm，阳离子交换容量60-200meq/100g，玻璃纤维为无碱玻璃纤维，表面经γ-氨丙基三乙氧基硅烷浸泡处理、接枝型增韧改性剂为乙烯-辛烯接枝共聚物。抗氧剂为HD98与168按重量比1∶1复配而成、润滑分散剂为硅酮。
(2)将上述原料放入高混机中混合3-5min后出料，得到混合物，然后控制双螺杆挤出机的加工温度230-250℃，螺杆转数180-600转/分，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。
表1
  原料/wt％   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6   实施例7   实施例8
  尼龙   70   52.4   50   47.1   46.8   44.1   41.1   30
  主阻燃剂   10   12   25   12   12   14   16   20
  辅阻燃剂   4   12   8   4   3   4   4   10
  纳米改性料   3   1   0.5   3   5   3   3   3
  玻璃纤维   10   20   10   30   20   30   30   25
  增韧改性剂   2   2   5.5   3   12   4   5   10
  抗氧剂   0.5   0.4   0.2   0.4   0.2   0.4   0.4   1
  润滑分散剂   0.5   0.2   0.8   0.5   1   0.5   0.5   1
根据实施例1-8制得的样品1-8，进行性能测试对比，采用ASTM标准，测试性能对比如表2所示。
表2
  项目   样品1   样品2   样品3   样品4   样品5   样品6   样品7   样品8
  拉伸强度/MPa   127   115   120   140   118   145   135   132
  弯曲强度/MPa   168   150   170   240   182   230   210   208
  弯曲模量/MPa   7860   6680   8520   11000   7880   9780   8900   9300
  缺口冲击强度/J/m   90   80   92   108   85   105   108   103
  阻燃性(UL 94)/1.6mm   V0   V0   V0   V0   V0   V0   V0   V0
  玻纤含量％   20.3   21.1   22.3   30.3   20.5   31.2   30.5   25.0
综上所述，本发明改善了材料的冲击性能，提高了材料的阻燃性，提高了使用温度，降低吸水指数量仅为之前的20％，提高了抗氧化性能、加工流动性及滑爽性，综合性能均衡。

Claims (2)

1.一种纳米阻燃PA66复合材料，其特征在于，该复合材料主要由尼龙66、主助燃剂、辅助助燃剂、纳米改性料、玻璃纤维、接枝型增韧改性剂、抗氧剂、润滑分散剂组成，所述的复合材料质量含量如下：
Figure FDA00003469645700011
所述的尼龙66特性粘度为2.6，所述的纳米改性料为纳米蒙脱土硅铝酸盐；所述的蒙脱土硅铝酸盐纯度90～98%，分散相尺度为10-100nm，阳离子交换容量60～200meq/100g，
所述的主阻燃剂为溴系阻燃剂和MPP单独或配合使用；所述的溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化苯乙烯、六溴环十二烷、四溴双酚A一种或几种，
所述的辅助阻燃剂为ZnO、Fe2O3、硼酸锌一种或几种，
所述的玻璃纤维为无碱玻璃纤维，该玻璃纤维的表面经硅烷偶联剂浸泡处理；所述的硅烷偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷或γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，
所述的接枝型增韧改性剂为乙烯与辛稀接枝共聚物，
所述的抗氧剂为168和HD98两者1:1的组合物，
所述的润滑分散剂为硅酮。
2.制备如权利要求1所述的纳米阻燃PA66复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
⑴按照以下组分及含量(wt%)备料：
Figure FDA00003469645700012
Figure FDA00003469645700021
⑵将上述原料放入高混机中混合3-5min后出料，得到混合物，然后控制双螺杆挤出机的加工温度230-250℃，螺杆转数180-600转/分，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得。
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