CN102863788B - 一种低表面电阻高玻纤增强阻燃尼龙树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

一种低表面电阻高玻纤增强阻燃尼龙树脂组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种尼龙组合物，其包括：尼龙6树脂11.5-27份，玻璃纤维40-50份，阻燃剂10-12.5份，导电炭黑10-12份，永久抗静电剂13-17份，加工助剂0.7-1.6份；所述的阻燃剂由主阻燃剂红磷母粒和协效阻燃剂硼酸锌组成；所述的加工助剂包括润滑剂和抗氧剂。本发明的低表面电阻尼龙组合物具有较高的力学性能，良好的阻燃效果；表面电阻可以达到10E6；本发明的低表面电阻尼龙组合物容易加工，本发明中加入永久型抗静电剂与炭黑一起使用，从而降低了炭黑的添加量，永久型抗静电剂的加入一方面起到提高抗静电的效果，另一方面起到类似内增塑的作用，提高了材料的加工性。

Description

一种低表面电阻高玻纤增强阻燃尼龙树脂组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子复合材料技术领域，涉及一种低表面电阻高玻纤增强阻燃尼龙树脂组合物及其制备方法。
背景技术
尼龙材料具有均衡的强韧性和优良的耐热性，而且易于改性，特别经过玻纤增强后，其机械强度能得到很大幅度的提高，尼龙树脂本身的阻燃级别可以达到UL94V-2级别，并且易于阻燃，常被用于制造阻燃级别要求更高的电子电器中。尼龙材料的表面电阻一般为1012-1014，在矿山等地方使用的尼龙制件就需要降低材料的表面带电性，也就是静电。通过加入抗静电剂，可以缓解或是消除静电引起的一些问题。
增高塑料的导电性，以防止电荷积累，可以通过在塑料中加入抗静电剂或是添加导电填料。当塑料的表面电阻率要求小于108时，一般都需要加入导电填料如炭黑，但炭黑加入塑料基体中，对树脂的增粘作用非常明显，在高玻纤含量增强阻燃PA6中，就会导致无法正常加工。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有低表面电阻、高玻纤增强阻燃的尼龙树脂组合物。
本发明的尼龙组合物，包括以下重量份的组分：
尼龙6树脂11.5-27份，
玻璃纤维40-50份，
阻燃剂10-12.5份，
导电炭黑10-12份，
永久抗静电剂13-17份，
加工助剂0.7-1.6份；
所述的阻燃剂由主阻燃剂红磷母粒和协效阻燃剂硼酸锌组成；所述的加工助剂包括润滑剂和抗氧剂。
所述的尼龙6树脂优选为相对粘度为2.0-2.5的低粘度尼龙6。
所述的玻璃纤维优选为直径7-15微米的无碱玻璃纤维。
所述主阻燃剂与协效阻燃剂的用量优选为重量比例为3-4：1。
所述的永久抗静电剂优选为高分子醚酯类抗静电剂或聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚体。
所述高分子醚酯类抗静电剂优选为聚醚酯酰胺或聚醚酯乙酰胺。
所述的润滑剂优选为硅油、脂肪酸酰胺、硬脂酸金属皂类、脂肪双酰胺蜡类、聚乙烯蜡类和褐煤蜡酸乙二醇酯类中的一种以上；所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂；亚磷酸酯类抗氧剂进一步可以为抗氧剂168，受阻酚类抗氧剂进一步可以为抗氧剂1098。
本发明所述尼龙组合物的制备方法，包括以下步骤：
1）将尼龙6树脂、阻燃剂、导电炭黑、永久抗静电剂和加工助剂，加入高速混合机中，在高速混合机中搅拌3-5min；
2）然后将混合均匀后的上述物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，制备得到尼龙组合物。
所述步骤1）中，优选尼龙6树脂预先在温度为90-100℃，干燥5-6h。
本发明同现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明制得的低表面电阻尼龙组合物具有较高的力学性能，良好的阻燃效果。
2、本发明制得的低表面电阻尼龙组合物表面电阻可以达到10E6。
3、本发明制得的低表面电阻尼龙组合物比较容易加工，本发明中加入永久型抗静电剂与炭黑一起使用，从而降低了炭黑的添加量，永久型抗静电剂的加入一方面起到提高抗静电的效果，另一方面起到类似内增塑的作用，提高了材料的加工性。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
以下实施例中样品的机械性能测试方法：
本发明的组合物采用ASTM标准注塑，测试试样，使用塑料注塑机在230-250℃下注塑成型。
样条尺寸（长度×宽度×厚度）分别为：拉伸样条（哑铃型），170mm×13mm×3.2mm；弯曲样条，127mm×13mm×3.2mm；无缺口冲击样条，127mm×13mm×3.2mm；缺口冲击样条，127mm×13mm×3.2mm，V型缺口，缺口深度为1/5；阻燃样条，127mm×13mm×3.2mm。
试样成型后在温度为(23±2)℃、湿度为(50±5)%的标准环境中放置24h后测试，测试环境为(23±2)℃、湿度为(50±5)%。
拉伸强度和断裂伸长率：按ASTMD638测试，拉伸速度为5mm/min。
弯曲强度和弯曲模量：按ASTMD790测试，弯曲速度为1.25mm/min。
简支梁缺口冲击强度：按ASTMD6110测试。
玻纤含量：按ASTMD2584测试。
阻燃级别：按UL94测试。
以下实施例中：尼龙6树脂的干燥处理为在温度为90-100℃，干燥5-6h后备用。
实施例1
（1）按照以下重量份称取原料：
尼龙6树脂27份，
无碱玻璃纤维40份，
阻燃剂10份，
导电炭黑10份，
抗静电剂聚醚酯酰胺13份，
加工助剂1.2份。
其中阻燃剂：主阻燃剂为红磷母粒8份，协效剂为硼酸锌2份，其比例为4：1；加工助剂中润滑剂硅油为0.8份，抗氧剂1680.4份。
（2）将上述步骤（1）中称好的物料除了无碱玻璃纤维外，加入高速混合机中搅拌3-5min后；加入双螺杆挤出机的加料口；
（3）再将无碱玻璃纤维从挤出机的排气口加入，经熔融共混，挤出造粒成组合物，其相关性能详见表1。其中双螺杆挤出机的加工工艺为：双螺杆挤出机一区温度160-200℃，二区温度200-240℃，三区温度210-250℃，四区温度225-255℃，五区温度220-260℃，六区温度220-260℃，机头温度225-255℃，主机转速是15-35HZ。
实施例2
步骤（1）中按照以下重量份称取原料：
尼龙6树脂14.5份，
无机玻璃纤维45份，
阻燃剂12份，
导电炭黑12份，
抗静电剂聚醚酯乙酰胺17份，
加工助剂1.4份。
阻燃剂中：主阻燃剂为红磷母粒9份，协效剂为硼酸锌3份，其比例为3：1；加工助剂中润滑剂脂肪酸酰胺为0.8份，抗氧剂10980.6份；
步骤（2）和步骤（3）同实施例1，所得尼龙组合物的相关性能测试详见表1。
实施例3
步骤（1）中按照以下重量份称取原料：
尼龙6树脂11.5份，
玻璃纤维50份，
阻燃剂12.5份，
导电炭黑11份，
抗静电剂聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚体15份，
加工助剂1.6份。
其中阻燃剂：主阻燃剂为红磷母粒9份，协效剂为硼酸锌3份，其比例为3：1；加工助剂中聚乙烯蜡类润滑剂为1份，抗氧剂1680.6份。
步骤（2）和步骤（3）同实施例1，所得尼龙组合物的相关性能测试详见表1。
表1
性能 测试方法 单位 实施例1 实施例2 实施例3
弯曲强度 ASTM D790 MPa 240 236 245
弯曲模量 ASTM D790 MPa 10800 12060 14000
拉伸强度 ASTM D638 MPa 126 130 133
断裂伸长率 ASTM D638 % 9 8 7
charpy缺口冲击 ASTM D256 KJ/m2 14 16 18
Charpy无缺口冲击 ASTM D256 KJ/m2 50 40 513 -->
灰分 ASTMD2584 % 40 45 50
阻燃 UL 94 V-0 V-0 V-0
表面电阻 10E7 10E6 10E6
对比例1：
（1）按照以下重量份称取原料：
尼龙6树脂33份，
无碱玻璃纤维40份，
阻燃剂10份，
抗静电剂聚醚酯酰胺17份，
加工助剂1.2份。
其中阻燃剂：主阻燃剂为红磷母粒8份，协效剂为硼酸锌2份，其比例为4：1；加工助剂中润滑剂硅油为0.8份，抗氧剂10980.4份。
步骤（2）和步骤（3）同实施例1，所得尼龙组合物的相关性能测试详见表2。所得尼龙组合物成粉状，无法正常挤出拉条。
表2
性能 测试方法 单位 对比例1
弯曲强度 ASTM D790 MPa 230
弯曲模量 ASTM D790 MPa 9010
拉伸强度 ASTM D638 MPa 118
断裂伸长率 ASTM D638 % 7
charpy缺口冲击 ASTM D256 KJ/m2 15
Charpy无缺口冲击 ASTM D256 KJ/m2 46
灰分 ASTMD2584 % 40
阻燃 UL 94 V-0
表面电阻 10E10
对比例2：
（1）按照以下重量份称取原料：
尼龙6树脂34份，
无碱玻璃纤维45份，
阻燃剂10份，
导电炭黑11份，
加工助剂1.2份。
其中阻燃剂：主阻燃剂为红磷母粒8份，协效剂为硼酸锌2份，其比例为4：1；加工助剂中润滑剂硅油为0.8份，抗氧剂10980.4份。
步骤（2）和步骤（3）同实施例1，所得尼龙组合物成粉状，无法正常挤出拉条。
从以上实施例可以看出，本发明制得的尼龙组合物具有高模量，阻燃性好以及很低的表面电阻。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低表面电阻高玻纤增强阻燃尼龙树脂组合物，其特征在于：包括以下重量份的组分：
尼龙6树脂11.5-27份，
玻璃纤维40-50份，
阻燃剂10-12.5份，
导电炭黑10-12份，
永久抗静电剂13-17份，
加工助剂0.7-1.6份；
所述的阻燃剂由主阻燃剂红磷母粒和协效阻燃剂硼酸锌组成；所述的加工助剂包括润滑剂和抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的尼龙组合物，其特征在于：所述的尼龙6树脂为相对粘度为2.0-2.5的低粘度的尼龙6。
3.根据权利要求1所述的尼龙组合物，其特征在于：所述的玻璃纤维为直径7-15微米的无碱玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的尼龙组合物，其特征在于：所述主阻燃剂与协效阻燃剂的重量比例为3-4：1。
5.根据权利要求1所述的尼龙组合物，其特征在于：所述的永久抗静电剂为高分子醚酯类抗静电剂或聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚体。
6.根据权利要求5所述的尼龙组合物，其特征在于：所述高分子醚酯类抗静电剂为聚醚酯酰胺或聚醚酯乙酰胺。
7.根据权利要求1所述的尼龙组合物，其特征在于：所述的润滑剂为硅油、脂肪酸酰胺、硬脂酸金属皂类、脂肪双酰胺蜡类、聚乙烯蜡类和褐煤蜡酸乙二醇酯类中的一种以上；所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。
8.权利要求1至7任一项所述尼龙组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）将尼龙6树脂、阻燃剂、导电炭黑、永久抗静电剂和加工助剂，加入高速混合机中，在高速混合机中搅拌3-5min；
2）然后将混合均匀后的上述物料加入双螺杆挤出机中，无碱玻璃纤维从挤出机的排气口加入，经熔融挤出，造粒，制备得到尼龙组合物。
9.根据权利要求8所述制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，尼龙6树脂预先在温度为90-100℃，干燥5-6h。
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