CN102924917A - 一种耐电压绝缘阻燃增强尼龙66工程塑料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐电压绝缘阻燃增强尼龙66工程塑料。该工程塑料按重量百分比由以下组分组成：PA66树脂30-60%；PPO树脂1.5-9%；相容剂2-5%；红磷阻燃剂母粒10-20%；耐电压绝缘改性填料粒子2-10%；无碱短切玻璃纤维0.01-35%；其他助剂1-2%。所述的耐电压绝缘改性填料为煅烧高岭土、云母、埃洛石碳纳米管三种填料粒子中的至少一种，所述其他助剂包括氨基硅烷偶联剂，所述填料粒子经过占所述填料粒子重量的5%的氨基硅烷偶联剂处理。本发明制备的尼龙66工程塑料具有优异的耐电压绝缘性能，同时也具有良好的机械性能和阻燃性能，可应用于制备有耐电压和阻燃要求的电子电器零部件。

Description

一种耐电压绝缘阻燃增强尼龙66工程塑料

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种耐电压绝缘阻燃增强尼龙66工程塑料及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，工程塑料在电子电器行业的应用获得了迅速增长，其中应用最广的是尼龙（PA）。玻纤增强PA66具有优异的力学性能和耐热性能，然而其阻燃性能不能满足电子电器行业的要求。阻燃剂的大量添加，虽然在一定程度上改善了材料的阻燃性能，但材料的力学性能和电绝缘性能都会受到很大的影响。比如CTI从600V下降到250V甚至更低，直接影响了材料在电子电器行业的应用。

此外，随着环保要求的提高，传统的溴系阻燃剂已不能满足欧盟Rohs及WEEE指令的要求，环保型溴系阻燃剂、氮系阻燃剂及红磷阻燃剂受到高度重视。由于溴系阻燃剂电性能急剧下降、氮系阻燃剂很少适用于玻纤增强体系、磷氮系阻燃剂价格昂贵，大多数采用成本较低的红磷阻燃剂，制得产品具备较好的电性能。但是对于一些要求更高的产品，普通红磷阻燃增强PA也不能满足其耐电压要求。

因此，制备一种能够满足高电性能要求、低成本的阻燃增强PA66对拓展尼龙及阻燃剂的应用范围、促进电子电器行业发展等有实际意义。专利CN 102120879A公开一种耐高温、高CTI值阻燃聚酰胺复合材料及制备方法。在该材料复合体系中采用了特定的芳香族聚酰胺树脂组合物，使复合材料具有非常优异的耐高温能力，1.80MPa的热变形温度高达300℃，CTI可达到600V。同时加入了以优选溴化聚苯乙烯为阻燃剂，优选无水硼酸锌为协效阻燃剂的阻燃体系，达到了良好的阻燃效果。

专利CN 10238246A公开了一种高CTI、低腐蚀性红磷阻燃玻纤增强PA66材料及其制备方法。该发明采用复配红磷母粒体系，相对传统的红磷母粒体系，提高了综合力学性能，将CTI值从450V提高到680V，并且克服了普通红磷在一定条件下迁移的制品表面，然后红磷在氧气和水的作用下最终形成对金属制件有腐蚀性的酸系酸性物质的缺陷。该材料具有高CTI值、低腐蚀性，无卤环保，综合性能均衡，可广泛用于接触器、漏电保护器等电子电器领域产品。

专利CN 102732002A公开了一种高CTI值阻燃玻纤增强PA66/PA11合金组合物及其制备方法。该发明以PA66和PA11共混制得合金，并采用复配阻燃母粒体系进行阻燃改性，制得了具有高CTI值、低析出性，环保，综合性能均衡，可广泛用于断路器外壳、接触器等电子电器领域产品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐电压绝缘阻燃增强尼龙66工程塑料该尼龙66工程塑料具有优异的耐电压绝缘性能、阻燃性能和机械性能。本发明所要解决的另一个技术问题是提供该耐电压绝缘阻燃增强尼龙66工程塑料的制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：

一种耐电压绝缘阻燃增强尼龙66工程塑料，按重量百分比由以下组分组成：

PA66树脂            30-60%；

PPO树脂             1.5-9%；

相容剂               2-5%；

红磷阻燃剂母粒       10-20%；

耐电压绝缘改性填料粒子   2-10%；

无碱短切玻璃纤维     0.01-35%；

其他助剂             1-2%；

所述的耐电压绝缘改性填料粒子为煅烧高岭土、云母、埃洛石碳纳米管三种填料粒子中的至少一种，所述其他助剂包括氨基硅烷偶联剂，所述填料粒子经过占所述填料粒子重量的4-6%的氨基硅烷偶联剂处理。

进一步的，发明人经过试验分析，认为耐电压绝缘改性填料粒子的平均粒径应小于10微米，此粒径下的填料在产品中分散均匀，对冲击强度影响较小。

所述的相容剂为聚苯醚接枝马来酸酐（PPO-MAH）、聚苯乙烯接枝马来酸酐（PS-MAH）、SEBS接枝马来酸酐（SEBS-MAH）中的一种或两种。

所述的无碱短切玻璃纤维直径为9-13微米，长度为3-5mm。

所述其他助剂还包括抗氧剂、热稳定剂、润滑剂。

上述耐电压绝缘阻燃增强尼龙66工程塑料的制备方法，制备步骤依次为：

步骤一、按比例称取各种原料，并对PA66树脂在90~110℃条件下干燥8~12h；

步骤二、将耐电压绝缘改性填料粒子加入到高速混合机中，搅拌1.5-2.5min；向混合机加入占填料粒子重量的4-6%的氨基硅烷偶联剂，继续搅拌1.5-2.5min；

步骤三、将干燥后的PA66树脂和占干燥后的PA66树脂重量0.1-0.3%的氨基硅烷偶联剂KH-550加入高速混料机搅拌2min，再将经过步骤二处理的高岭土、PPO树脂、相容剂、阻燃剂和其它助剂加入继续搅拌2~3min，使原料混合均匀；

步骤四、将混合均匀后的原料加入到双螺杆挤出机料斗，无碱短切玻璃纤维从挤出机中段侧喂料口加入，挤出造粒，制得耐电压绝缘阻燃PA66工程塑料粒子，供注塑成型使用。

本发明具有如下有益效果：

本发明制备的耐电压绝缘阻燃增强尼龙66工程塑料采用煅烧高岭土、云母、埃洛石碳纳米管对PA66共混改性，提高PA66的电绝缘性能与耐电压性能，同时加入玻璃纤维和红磷阻燃剂制得PA66工程塑料具有良好阻燃性能和机械性能，耐电压电绝缘特性优于普通阻燃增强PA66工程塑料。

本发明以PA66树脂为主体树脂，并加入占PA66树脂5%~15%的PPO树脂，一来PPO树脂本身绝缘性能非常好，能提高产品绝缘性能，二来PPO吸水率很小，加入后可以降低PA66树脂的吸水率。PPO树脂的加入量占PA66树脂的5%~15%，占产品的1.5~9%，这是因为PPO过多则加工困难，材料冲击强度下降严重。

具体实施方式

以下的实施例是对本发明的详细描述，但本发明不仅仅局限于这些实施例。

对比例1

该对比例按重量百分比，由以下组分组成：PA66树脂50.8%，PPO树脂4%，相容剂4%；红磷阻燃剂母粒15%；无碱长玻璃纤维25%；其他助剂1.2%。

采用以下方法制备：

步骤一、按以上所述重量分数称取各种原料，并对PA66树脂在90~110℃条件下干燥8~12h；

步骤二、将干燥后的PA66树脂和占PA66树脂重量0.2%的氨基硅烷偶联剂KH-550加入高速混料机搅拌2min，再加入PPO树脂、相容剂、红磷阻燃剂和其它助剂继续搅拌2~3min混合均匀；

步骤三、将混合均匀的物料加入长径比为40:1的双螺杆挤出机料斗中，无碱长玻璃纤维从挤出机中段加入，挤出造粒，得阻燃增强PA66工程塑料塑料颗粒。螺杆转速为240r/min，双螺杆挤出机的温度为250-280℃。

将该塑料通过注塑成型制得标准样条，按标准进行机械性能、热性能、耐电压绝缘性能测试。

 

实施例1 

该实施例按重量百分比，由以下组分组成：PA66树脂48.8%，PPO树脂4%，相容剂4%；红磷阻燃剂母粒15%；无碱玻璃纤维25%；高岭土2%，其他助剂1.2%。

采用以下方法制备复合材料：

步骤一、按以上所述重量分数称取各种原料，并对PA66树脂在90~110℃条件下干燥8~12h；

步骤二、将煅烧高岭土加入到高速混合机中，搅拌2min；向混合干燥机加入占高岭土重量5%的氨基硅烷偶联剂KH-550，继续搅拌2min；

步骤三、将干燥后的PA66树脂和占干燥后的PA66树脂重量0.2%的氨基硅烷偶联剂KH-550加入高速混料机搅拌2min，再将经过步骤二处理的高岭土、PPO树脂、相容剂、阻燃剂和其它助剂加入继续搅拌2~3min，使原料混合均匀；

步骤四、将混合均匀的物料加入长径比为40:1的双螺杆挤出机料斗，无碱短切玻璃纤维从挤出机中段侧喂料口加入，挤出造粒，得耐电压绝缘PA66工程塑料塑料颗粒。螺杆转速为240r/min，双螺杆挤出机的温度为250-280℃。

实施例2 

实施例1中PA66树脂40.8%，高岭土10%，其他条件一样。

实施例3

实施例1中的高岭土换为云母，其他条件一样。

实施例4 

实施例2中高岭土换为云母，其他条件一样。

实施例5 

实施例2中的高岭土为5%，云母为5%，其他条件一样。

实施例6

实施例5中PA66树脂为30.8%，无碱短切玻璃纤维为35%，其他条件一样。

表1 对比例及实施例1-6各组分含量

	对比例1	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
								PA66（%）	50.8	48.8	40.8	48.8	40.8	40.8	30.8
PPO（%）	4	4	4	4	4	4	4
								PPO-MAH（%）	4	4	4	4	4	4	4
红磷阻燃剂（%）	15	15	15	15	15	15	15
								无碱长纤（%）	25	0	0	0	0	0	0
无碱短纤（%）	0	25	25	25	25	25	35
								抗氧剂（%）	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
热稳定剂（%）	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
								润滑剂（%）	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
KH-550（%）	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
								KH-550处理后的煅烧高岭土（%）	0	2	10	0	0	5	5
KH-550处理后的云母粉（%）	0	0	0	2	10	5	2
								KH-550处理后的埃洛石碳纳米管（%）	0	0	0	0	0	0	3

表二 耐电压绝缘阻燃增强PA66性能对比

拉伸强度按ASTM-D638标准来进行检测，试样类型为I型，样条尺寸（mm）：（165±2）×（12.70±0.2）×（3.20±0.2），拉伸速度为50mm/min；

弯曲强度按ASTM-D790标准进行检测，试样尺寸（mm）：（127±2）×（12.7±0.2）×（3.20±0.2），弯曲速度为13 mm/min；

缺口冲击强度按按ASTM-D256标准进行检测，试样类型为V缺口型，试样尺寸（mm）：63.5×（12.7±0.2）×（3.2±0.2）；缺口剩余厚度10.16mm；

热变形温度按ASTM-D648标准进行检测，负载为1.82MPa，试样尺寸（mm）：（127±2）×（12.7±0.2）×（3.20±0.2）；

阻燃性能按UL94垂直燃烧试验方法进行检测，试样尺寸（mm）：（125±5）×（13±0.5）×1.6mm。

电气强度按GB_T1408.1进行测试，试验尺寸（mm）：（80±2）×（80±2）×（1.0±0.05）,升压速度500V/S，介质为25#变压器油；

相对漏电起痕指数按IEC60112测试，试验尺寸（mm）：Φ（60±2）×（3.0±0.2,溶液为0.4‰NH4CL。 

Claims (6)

1.一种耐电压绝缘阻燃增强尼龙66工程塑料，其特征在于：按重量百分比由以下组分组成：

PA66树脂            30-60%；

PPO树脂             1.5-9%；

相容剂               2-5%；

红磷阻燃剂母粒       10-20%；

耐电压绝缘改性填料粒子   2-10%；

无碱短切玻璃纤维     0.01-35%；

其他助剂             1-2%；

所述的耐电压绝缘改性填料粒子为煅烧高岭土、云母、埃洛石碳纳米管三种填料粒子中的至少一种，所述其他助剂包括氨基硅烷偶联剂，所述填料粒子经过占所述填料粒子重量的4-6%的氨基硅烷偶联剂处理。

2.根据权利要求1所述的耐电压绝缘阻燃增强尼龙66工程塑料，其特征在于：所述耐电压绝缘改性填料粒子的平均粒径小于10微米。

3.根据权利要求1所述的耐电压绝缘阻燃增强尼龙66工程塑料，其特征在于：所述的相容剂为聚苯醚接枝马来酸酐（PPO-MAH）、聚苯乙烯接枝马来酸酐（PS-MAH）、SEBS接枝马来酸酐（SEBS-MAH）中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的耐电压绝缘阻燃增强尼龙66工程塑料，其特征在于：所述的无碱短切玻璃纤维直径为9-13微米，长度为3-5mm。

5.根据权利要求1所述的耐电压绝缘阻燃增强尼龙66工程塑料，其特征在于：所述其他助剂还包括抗氧剂、热稳定剂、润滑剂。

6.一种权利要求1所述的耐电压绝缘阻燃增强尼龙66工程塑料的制备方法，其特征在于，制备步骤依次为：

步骤一、按比例称取各种原料，并对PA66树脂在90~110℃条件下干燥8~12h；

步骤二、将耐电压绝缘改性填料粒子加入到高速混合机中，搅拌1.5-2.5min；向混合机加入占填料粒子重量4-6%的氨基硅烷偶联剂，继续搅拌1.5-2.5min；

步骤三、将干燥后的PA66树脂和占干燥后的PA66树脂重量0.1-0.3%的氨基硅烷偶联剂KH-550加入高速混料机搅拌2min，再将经过步骤二处理的高岭土、PPO树脂、相容剂、阻燃剂和其它助剂加入继续搅拌2~3min，使原料混合均匀；

步骤四、将混合均匀后的原料加入到双螺杆挤出机料斗，无碱短切玻璃纤维从挤出机中段侧喂料口加入，挤出造粒，制得耐电压绝缘阻燃PA66工程塑料粒子，供注塑成型使用。