CN102618026A - 一种高cti值的无卤阻燃尼龙母料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高CTI值的无卤阻燃尼龙母料及制备方法。现有的尼龙阻燃剂影响尼龙的性能。本发明的母料为混合物，每100重量份的母料中含有主阻燃剂40～75份、阻燃协效剂1～20份、载体树脂20～40份、抗氧剂0.4～2份、CTI改进剂1～5份、偶联剂0.5～3份、分散剂0.5～5份。首先将各组成原料按比例搅拌混合均匀，起料后在真空60～100℃下烘干，成粗料；将粗料经过双螺杆挤出机熔融、挤出、造粒，制得母料成品。本发明的母料可以直接按比例添加到尼龙基体中，有效改善尼龙材料的阻燃性能，燃烧时不会放出有害气体，且拥有500V以上的CTI值；本发明制备方法操作简单、能耗低，易于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种高CTI（Comparative Tracking Index，相对耐漏电起痕指数）值的无卤阻燃尼龙母料及制备方法，属于高分子材料领域。
技术背景
尼龙因其优异的力学性能和耐药品腐蚀性，在汽车、电气设备、机械部构、交通器材、纺织、造纸机械等方面得到广泛应用。但其阻燃性极差，为达到阻燃要求，必须对其进行阻燃改性。
目前，一般是直接添加阻燃剂来赋予尼龙的阻燃性能。卤系阻燃剂是一种阻燃效率高的阻燃剂，但其燃烧时会放出对人体有害的气体，其应用受到限制。最新开发的膨胀型和无机阻燃剂虽然是环保型阻燃剂，但要达到良好的阻燃效果，必须要大的添加量，这不仅导致尼龙材料CTI值的大幅度下降，存在电路漏电、短路、电弧、电火花等引起火灾的危险；而且还使其制品的外观、加工性能和物理机械性能明显劣化，限制了其在电子电器等领域的应用。另一方面，阻燃剂及助剂基本上都为粉状，在高分子材料的加工过程中，逐项添加阻燃剂及其它助剂，给实际加工和各项操作带来了诸多不便。例如，不易准确控制添加比例，操作工人的劳动保护隐患等。
因此，有必要开发一种高CTI值的无卤尼龙阻燃母料，一方面可以增加尼龙的阻燃性能的同时提高尼龙的CTI值，另一方面在添加此尼龙阻燃母料可以不损害或低损害尼龙的多种性能如力学性能、热稳定性等，同时还便于运输和加工使用。该母料可用于添加尼龙6、尼龙66、尼龙1010等，提高尼龙材料的阻燃性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种高CTI值的无卤阻燃尼龙母料，同时提供该尼龙母料的制备方法。
本发明的无卤阻燃尼龙母料为主阻燃剂、阻燃协效剂、载体树脂、抗氧剂、CTI改进剂、偶联剂和分散剂共混而成的混合物，每100重量份的母料中含有主阻燃剂40～75份、阻燃协效剂1～20份、载体树脂20～40份、抗氧剂0.4～2份、CTI改进剂1～5份、偶联剂0.5～3份、分散剂0.5～5份。
制备该尼龙母料的具体方法是：将主阻燃剂、阻燃协效剂、载体树脂、抗氧剂、CTI改进剂、偶联剂和分散剂按比例加入捏合机中，搅拌混合均匀，起料后在真空60～100℃下烘干，成粗料；将粗料经过双螺杆挤出机熔融、挤出、造粒，制得母料成品。
所述的主阻燃剂为氢氧化镁、红磷、三聚氰胺、聚磷酸铵、聚磷酸三聚氰胺中的至少一种；
所述的阻燃协效剂为硼酸锌、氧化锌、二氧化硅、聚硅氧烷、阻燃化改性粘土中的至少一种；其中，阻燃化改性粘土为成熟商品，可以直接市场购买，例如浙江丰虹新材料股份有限公司生产的阻燃化改性粘土系列FR-1、FR-2、FR-3；
所述的载体树脂为尼龙 6、尼龙66、尼龙1010、尼龙11、尼龙12、尼龙610或尼龙612；
所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯（抗氧剂1076）、三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯（抗氧剂168）、双（2，4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯（抗氧剂626）、双（十八烷基）季戊四醇二亚磷酸酯（抗氧剂618）中的至少一种；
所述的CTI改进剂为二氧化锰、碳酸镁、马来酸酐接枝物中的至少一种；
所述的偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）、异丙基三（二辛基磷酰基）钛酸酯（NSZ-20）中的至少一种；
所述的分散剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡中的至少一种。
本发明通过对主阻燃剂，阻燃协效剂和载体树脂的优选，以双螺杆挤出机熔融造粒，制得一种高CTI值的无卤阻燃尼龙母料。通过本发明制备的阻燃母料，价格低廉、添加量低，可以直接按比例添加到尼龙基体中，达到UL94V-0的优异阻燃性能和拥有500V以上的CTI值，并且可以保持尼龙基体良好的机械性能、明显提高基体的热变形温度和气体阻隔性。本发明提供的制备该阻燃母料的方法操作简单、能耗低，易于工业化生产。
具体实施方式
实施例1
将400g聚磷酸三聚氰胺、200gFR-1丰虹阻燃化改性粘土、350g尼龙6、4g抗氧剂1076、30g PE马来酸酐接枝物、7g偶联剂KH-550、9g硬脂酸钙加入捏合机中，搅拌混合均匀，起料后在真空60℃下烘干，然后经过双螺杆挤出机熔融、挤出、造粒，制得1000g阻燃尼龙母料成品。
实施例2
将450g红磷、80g硼酸锌、400g尼龙66、20g抗氧剂1010、20g POE马来酸酐接枝物、5g偶联剂KH-570、25g硬脂酸锌加入捏合机中，搅拌混合均匀，起料后在真空80℃下烘干，然后经过双螺杆挤出机熔融、挤出、造粒，制得1000g阻燃尼龙母料成品。
实施例3
将520g三聚氰胺、150g氧化锌、250g尼龙610、5g抗氧剂626、10g POE马来酸酐接枝物、20g PE马来酸酐接枝物、17g偶联剂NSZ-20、28g聚乙烯蜡加入捏合机中，搅拌混合均匀，起料后在真空90℃下烘干，然后经过双螺杆挤出机熔融、挤出、造粒，制得1000g阻燃尼龙母料成品。
实施例4
将720g聚磷酸铵、10g二氧化硅、215g尼龙1010、15g抗氧剂618、10g二氧化锰、10g碳酸镁、15g偶联剂KH-570、5g硬脂酸钙加入捏合机中，搅拌混合均匀，起料后在真空100℃下烘干，然后经过双螺杆挤出机熔融、挤出、造粒，制得1000g阻燃尼龙母料成品。
实施例5
将750g氢氧化镁、20g聚硅氧烷、200g尼龙11、5g抗氧剂168、10g PP马来酸酐接枝物、5g偶联剂KH-550、5g硬脂酸锌、5g硬脂酸钙加入捏合机中，搅拌混合均匀，起料后在真空85℃下烘干，然后经过双螺杆挤出机熔融、挤出、造粒，制得1000g阻燃尼龙母料成品。
实施例6
将200g三聚氰胺、200g聚磷酸铵、100g硼酸锌、400g尼龙12、5g抗氧剂1076、15g PS马来酸酐接枝物、30g偶联剂KH-550、50g聚乙烯蜡加入捏合机中，搅拌混合均匀，起料后在真空75℃下烘干，然后经过双螺杆挤出机熔融、挤出、造粒，制得1000g阻燃尼龙母料成品。
实施例7
将520g红磷、100g硼酸锌、100g氧化锌、200g尼龙6、4g抗氧剂1076、30g二氧化锰、16g偶联剂NSZ-20、30g聚乙烯蜡加入捏合机中，搅拌混合均匀，起料后在真空65℃下烘干，然后经过双螺杆挤出机熔融、挤出、造粒，制得1000g阻燃尼龙母料成品。
实施例8
将500g聚磷酸三聚氰胺、160g FR-2丰虹阻燃化改性粘土、265g尼龙610、7g抗氧剂1010、40g碳酸镁、9g偶联剂KH-550、9g偶联剂KH-570、10g硬脂酸锌加入捏合机中，搅拌混合均匀，起料后在真空95℃下烘干，然后经过双螺杆挤出机熔融、挤出、造粒，制得1000g阻燃尼龙母料成品。
实施例9
将500g聚磷酸三聚氰胺、140g FR-3丰虹阻燃化改性粘土、270g尼龙6、6g抗氧剂1010、6g抗氧剂168、50g二氧化锰、9g偶联剂KH-550、9g偶联剂KH-570、10g硬脂酸钙加入捏合机中，搅拌混合均匀，起料后在真空80℃下烘干，然后经过双螺杆挤出机熔融、挤出、造粒，制得1000g阻燃尼龙母料成品。
实施例10
将440g聚磷酸三聚氰胺、100g FR-1丰虹阻燃化改性粘土、100g FR-2丰虹阻燃化改性粘土、300g尼龙612、3g抗氧剂1076、2g抗氧剂168、10g碳酸镁、25g偶联剂NSZ-20、20g硬脂酸锌加入捏合机中，搅拌混合均匀，起料后在真空75℃下烘干，然后经过双螺杆挤出机熔融、挤出、造粒，制得1000g阻燃尼龙母料成品。
将以上各实施例制得的阻燃尼龙母料按不同比例加入尼龙6基体中，测得性能如下表：
表1 .各实施例性能比较表
通过表1的数据可以看出，实施例1～10制备的阻燃尼龙母料添加到尼龙6基体后，其阻燃性能均能达到V-0，而且在力学性能要远优于商业阻燃剂阻燃的PA6基体，同时CTI值也大大高于添加商业阻燃剂的尼龙6。
Claims (2)
1. 一种高CTI值的无卤阻燃尼龙母料，该阻燃尼龙母料为主阻燃剂、阻燃协效剂、载体树脂、抗氧剂、CTI改进剂、偶联剂和分散剂共混而成的混合物，其特征在于：每100重量份的母料中含有主阻燃剂40～75份、阻燃协效剂1～20份、载体树脂20～40份、抗氧剂0.4～2份、CTI改进剂1～5份、偶联剂0.5～3份、分散剂0.5～5份；
所述的主阻燃剂为氢氧化镁、红磷、三聚氰胺、聚磷酸铵、聚磷酸三聚氰胺中的至少一种；
所述的阻燃协效剂为硼酸锌、氧化锌、二氧化硅、聚硅氧烷、阻燃化改性粘土中的至少一种；
所述的载体树脂为尼龙 6、尼龙66、尼龙1010、尼龙11、尼龙12、尼龙610或尼龙612；
所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯、双（2，4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、双（十八烷基）季戊四醇二亚磷酸酯中的至少一种
所述的CTI改进剂为二氧化锰、碳酸镁、马来酸酐接枝物中的至少一种；
所述的偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、异丙基三（二辛基磷酰基）钛酸酯中的至少一种；
所述的分散剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡中的至少一种。
2.制备如权利要求1所述的高CTI值的无卤阻燃尼龙母料的方法，其特征在于：将主阻燃剂、阻燃协效剂、载体树脂、抗氧剂、CTI改进剂、偶联剂和分散剂按比例加入捏合机中，搅拌混合均匀，起料后在真空60～100℃下烘干，成粗料；将粗料经过双螺杆挤出机熔融、挤出、造粒，制得母料成品；
所述的主阻燃剂为氢氧化镁、红磷、三聚氰胺、聚磷酸铵、聚磷酸三聚氰胺中的至少一种；
所述的阻燃协效剂为硼酸锌、氧化锌、二氧化硅、聚硅氧烷、阻燃化改性粘土中的至少一种；
所述的载体树脂为尼龙 6、尼龙66、尼龙1010、尼龙11、尼龙12、尼龙610或尼龙612；
所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯、双（2，4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、双（十八烷基）季戊四醇二亚磷酸酯中的至少一种；
所述的CTI改进剂为二氧化锰、碳酸镁、马来酸酐接枝物中的至少一种；
所述的偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、异丙基三（二辛基磷酰基）钛酸酯中的至少一种；
所述的分散剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡中的至少一种；
制备100重量份的阻燃尼龙母料加入主阻燃剂40～75份、阻燃协效剂1～20份、载体树脂20～40份、抗氧剂0.4～2份、CTI改进剂1～5份、偶联剂0.5～3份、分散剂0.5～5份。
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