CN102936376B

CN102936376B - 一种高cti值、高gwit值环保阻燃玻纤增强pp/pa610合金材料及其制备方法

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Publication number: CN102936376B
Application number: CN201210509609.2A
Authority: CN
Inventors: 郭建鹏; 孟诚铭
Original assignee: Shanghai Rizhisheng New Technology Development Co Ltd
Current assignee: Shanghai Rizhisheng New Technology Development Co Ltd
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2032-12-04
Also published as: CN102936376A

Abstract

本发明提供一种高CTI值、高GWIT值环保阻燃玻纤增强PP/PA610合金材料，它是由以下重量百分比的原料制成：PP 23-41%，PA610 22-41%，复配型阻燃剂6-20%，三氧化二锑3-15%，玻璃纤维20-30%，相容剂2-10%，抗氧剂0.1-1%，氧化物0.1-1%，所述的复配型阻燃剂是由以下重量百分比的物质组成：BPS 50%，次磷酸镁25%，滑石粉25%。本发明还提供了上述材料的制备方法。其优点在于：本发明采用新型阻燃复配体系，使材料的GWIT值提高了50-100℃，能够通过850℃灼热丝，玻璃纤维的加入也使材料的GWIT值明显的提高，同时该材料的冲击性能、抗老化性能得到改善，加工流动性、滑爽性提高，摩擦系数降低。

Description

一种高CTI值、高GWIT值环保阻燃玻纤增强PP/PA610合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种PP/PA610合金材料及其制备方法，具体地说，是一种高CTI值、高GWIT值环保阻燃玻纤增强PP/PA610合金材料及其制备方法。

背景技术

尼龙（Nylon），中文名聚酰胺，英文名称polyamide，简称PA，是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称，其命名由合成单体具体的碳原子数而定，如PA-6、PA-66、PA-1010、PA-610。PA的结晶度高、熔点明显；表面硬度大、耐磨耗、摩擦系数小、有自润滑性和消音性；低温性能良好，有一定的耐热性（可以在100℃以下使用）；无毒、无臭、不霉烂，有自熄性，耐候性好，但染色性差。PA610除具有一般PA特点外，还具有相对宽度小、更低的吸水率和密度、尺寸稳定性好的优点，有较高的拉伸强度和冲击强度，透明度高。

聚丙烯，英文名称polypropylene，简称PP，分子式：(C₃H₆)n，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯（isotaetic polyprolene）、无规聚丙烯（atactic polypropylene）和间规聚丙烯（syndiotatic polypropylene）三种。PP无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度、耐热性均优于低压聚乙烯，可在100℃左右使用，具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用，因此可用于食具。

PP/PA610合金材料综合了PP和PP612两种材料的优点。

21世纪电子、电气、通讯、家电、机电设备向高性能和微型化发展，对阻燃PP/PA610合金材料的要求也越来越高。同时，随着人类环保意识的提高，绿色环保产品受到普遍关注。因此，阻燃PP/PA610合金材料的发展方向是：高性能功能化阻燃PP/PA610合金材料成为主流；绿色环保型阻燃PP/PA610合金材料的品种与需求越来越多；阻燃PP/PA610合金材料的生产向多品种系列化方向发展；阻燃剂的使用向多元化、复合型发展。一些传统的PP/PA610合金材料阻燃体系为（GF+十溴二苯乙烷+三氧化二锑）复配体系、（GF+溴化聚苯乙烯+三氧化二锑）复配体系，但是这些复配体系的漏电起痕指数（CTI值）和灼热丝温度（GWIT值）都不高，不适用于高要求的用电环境，如不适用于低压电子电容器外壳、负载断路开关、碳刷支架、塑壳断路器领域。

中国专利文献CN 201010500358.2，申请日2010-09-30，公开了一种阻燃增强PP/PA复合材料及其制备方法，其组成（重量份数）为：PP树脂18-20.5%，PA树脂18-20.5%，十溴二苯乙烷15-17%，三氧化二锑5%，增韧剂2.5%，相容剂7%，润滑剂2.5%，复合抗氧剂1%，玻璃纤维25-30%；制备工艺为双螺杆熔融挤出造粒本。该发明制备的PP/PA复合材料各项物理机械性能优异，防火性能极佳。中国专利文献CN 201210247556.1，申请日2012-07-17，公开了一种高CTI值阻燃玻纤增强PA46/PA610合金组合物及制备方法，所述组合物包括如下重量百分含量的各组分：PA610 20～41%，PA46 20～41%，复配阻燃母粒0～15%，玻璃纤维20～40%，抗氧剂0.1～1%，润滑分散剂0.1～1%；所述组合物的制备方法包括如下步骤：按重量百分比称取各组分放入高混机中混合2～5分钟，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，加工温度为245～280℃，螺杆转动速率为30～40Hz。该组合物具有高CTI值、低析出性，环保，综合性能均衡的优点，可以广泛应用于接触器、断路器外壳等电子电器领域。但是目前关于综合性能优异的高CTI值、高GWIT值的环保阻燃玻纤增强PP/PA610合金材料还未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种高CTI值、高GWIT值环保阻燃玻纤增强PP/PA610合金材料。

本发明的再一的目的是，提供一种上述PP/PA610合金材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种高CTI值、高GWIT值环保阻燃玻纤增强PP/PA610合金材料，所述的材料由以下各重量百分比的原料制成：

PP 23-41%，

PA610 22-41%，

复配型阻燃剂 6-20%，

三氧化二锑 3-15%，

玻璃纤维 20-30%，

相容剂 2-10%，

抗氧剂 0.1-1%，

氧化物 0.1-1%，

其中，所述的复配型阻燃剂是由以下各重量百分比的物质组成：BPS 50%，次磷酸镁25%，滑石粉25%。

优选的，所述的材料由以下各重量百分比的原料制成：

PP 25%，

PA610 25.1%，

复配型阻燃剂 12%，

三氧化二锑 4%，

玻璃纤维 30%，

相容剂 3%，

抗氧剂 0.4%，

氧化物 0.5%。

优选的，所述的材料由以下各重量百分比的原料制成：

PP 25%，

PA610 23%，

复配型阻燃剂 12%，

三氧化二锑 4%，

玻璃纤维 30%，

相容剂 5%，

抗氧剂 0.4%，

氧化物 0.6%。

优选的，所述的PA610的特性粘度为2.8dl/g。

优选的，所述的玻璃纤维为表面经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维。

优选的，所述的相容剂为马来酸酐接枝PP。

优选的，所述的抗氧剂为高分子量受阻酚类抗氧剂。

优选的，所述的高分子量受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1330。

优选的，所述的氧化物为氧化铁。

为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：

如上所述的高CTI值、高GWIT值环保阻燃玻纤增强PP/PA610合金材料的制备方法，包括以下步骤：

1）按以下重量百分比称取原料：PP 23-41%，PA610 22-41%，复配型阻燃剂6-20%，三氧化二锑 3-15%，玻璃纤维20-30%，相容剂2-10%，抗氧剂0.1-1%，氧化物0.1-1%；

2）将步骤1）称取的原料放入高混机中混合2-5分钟，出料；

3）用双螺杆挤出机挤出造粒，其中加工温度为220-240℃，螺杆转数为30-40HZ。

本发明优点在于：

1、与现有技术相比，本发明采用新型阻燃复配体系，和传统的阻燃体系相比，在阻燃剂百分含量相同的情况下，新型复配体系能使材料的GWIT值提高50-100℃，能够通过850℃灼热丝；

2、玻璃纤维的加入使材料的GWIT值明显的提高；

3、加入相容剂改善了材料的冲击性能；

4、抗氧剂采用的是受阻酚类抗氧剂，可提高组合物在加工过程的抗氧化性能和使用过程中的抗老化性能；

5、采用氧化铁作为提高CTI值的助剂，可提高材料加工流动性，降低摩擦系数，提高滑爽性，同时在特定的加工条件下采用分散性较好、停留时间短、剪切稍弱的组合，可防止阻燃剂分解，从而保证了材料的质量稳定。

总之，本发明制备的PP/PA610合金材料具有GWIT值较高、CTI值较高、环保、综合性能均衡的优点，可广泛应用于低压电子电容器外壳、负载断路开关、碳刷支架、塑壳断路器等领域。

具体实施方式

下面对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

本文中，所述的PP为聚丙烯；所述的PA610为市售聚癸二酰己二胺；所述的经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维，是将玻璃纤维加入硅烷偶联剂中，使其表面经硅烷偶联剂处理，其处理方法为本领域公知常识；所述的马来酸酐接枝PP为马来酸酐接枝聚丙烯；实施例1-9、对比例3-5所述的复配型阻燃剂是由以下各重量百分比的物质组成：BPS（溴化聚苯乙烯）50%，次磷酸镁25%，滑石粉25%；所述的玻璃纤维ECS 13-4.5-534A购自巨石集团，是一种无碱玻璃纤维；所述的AX8900购自法国阿科玛公司，为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，作为相容剂。

实施例1 本发明的PP/PA610合金材料制备（一）

按重量百分比称取原料：PP 25%，PA610（特性粘度为2.8dl/g）25.1%，复配型阻燃剂12%，三氧化二锑4%，经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维30%，马来酸酐接枝PP 3%，抗氧剂1330 0.4%，氧化铁0.5%；将称取的原料放入高混机中混合5分钟，出料；用双螺杆挤出机挤出造粒，其中加工温度为220-240℃，螺杆转数为35HZ，具体加工情况如下表所示。

实施例2 本发明的PP/PA610合金材料制备（二）

按重量百分比称取原料：PP 25%，PA610（特性粘度为2.8dl/g）23%，复配型阻燃剂12%，三氧化二锑4%，经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维30%，马来酸酐接枝PP 5%，抗氧剂1330 0.4%，氧化铁0.6%；将称取的原料放入高混机中混合2分钟，出料；用双螺杆挤出机挤出造粒，其中加工温度为220-240℃，螺杆转数为35HZ，具体加工情况如下表所示。

实施例3 本发明的PP/PA610合金材料制备（三）

按重量百分比称取原料：PP 23%，PA610（特性粘度为2.8dl/g）22%，复配型阻燃剂20%，三氧化二锑4.3%，经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维20%，马来酸酐接枝PP 10%，抗氧剂1330 0.1%，氧化铁0.6%；将称取的原料放入高混机中混合2分钟，出料；用双螺杆挤出机挤出造粒，其中加工温度为220-240℃，螺杆转数为30HZ，具体加工情况如下表所示。

实施例4 本发明的PP/PA610合金材料制备（四）

按重量百分比称取原料：PP 41%，PA610（特性粘度为2.9dl/g）22%，复配型阻燃剂6%，三氧化二锑6%，经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维21%，马来酸酐接枝PP 2%，抗氧剂1330 1%，氧化铁1%；将称取的原料放入高混机中混合5分钟，出料；用双螺杆挤出机挤出造粒，其中加工温度为220-240℃，螺杆转数为40HZ，具体加工情况如下表所示。

实施例5 本发明的PP/PA610合金材料制备（五）

按重量百分比称取原料：PP 26%，PA610（特性粘度为2.8dl/g）30%，复配型阻燃剂6%，三氧化二锑10%，经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维25%，马来酸酐接枝PP 2%，抗氧剂1330 0.5%，氧化铁0.5%；将称取的原料放入高混机中混合3分钟，出料；用双螺杆挤出机挤出造粒，其中加工温度为220-240℃，螺杆转数为35HZ，具体加工情况如下表所示。

实施例6 本发明的PP/PA610合金材料制备（六）

按重量百分比称取原料：PP 27.8%，PA610（特性粘度为2.8dl/g）41%，复配型阻燃剂6%，三氧化二锑3%，经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维20%，马来酸酐接枝PP 2%，抗氧剂1330 0.1%，氧化铁0.1%；将称取的原料放入高混机中混合3分钟，出料；用双螺杆挤出机挤出造粒，其中加工温度为220-240℃，螺杆转数为38HZ，具体加工情况如下表所示。

实施例7 本发明的PP/PA610合金材料制备（七）

按重量百分比称取原料：PP 23%，PA610（特性粘度为2.8dl/g）22%，复配型阻燃剂10.9%，三氧化二锑15%，经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维20%，AX8900 8%，抗氧剂1330 1%，氧化锌0.1%；将称取的原料放入高混机中混合3分钟，出料；用双螺杆挤出机挤出造粒，其中加工温度为220-240℃，螺杆转数为38HZ，具体加工情况如下表所示。

实施例8 本发明的PP/PA610合金材料制备（八）

按重量百分比称取原料：PP 25%，PA610（特性粘度为2.8dl/g）25.1%，复配型阻燃剂12%，三氧化二锑4%，经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维30%，马来酸酐接枝PP 3%，抗氧剂168 0.4%，氧化铁0.5%；将称取的原料放入高混机中混合5分钟，出料；用双螺杆挤出机挤出造粒，其中加工温度为220-240℃，螺杆转数为35HZ，具体加工情况如下表所示。

实施例9 本发明的PP/PA610合金材料制备（九）

按重量百分比称取原料：PP 25%，PA610（特性粘度为3.0dl/g）23%，复配型阻燃剂12%，三氧化二锑4%，玻璃纤维ECS13-4.5-534A 30%，马来酸酐接枝PP 5%，抗氧剂1330 0.4%，氧化铁0.6%；将称取的原料放入高混机中混合2分钟，出料；用双螺杆挤出机挤出造粒，其中加工温度为220-240℃，螺杆转数为35HZ，具体加工情况如下表所示。

对比例1

按重量百分比称取原料：PP 25%，PA610（特性粘度为2.8dl/g）25.1%，复配型阻燃剂（由以下重量百分比含量的组分混合而成：除铁赤磷母粒50%，防迁移剂25%，高CTI助剂25%）12%，三氧化二锑4%，经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维30%，马来酸酐接枝PP 3%，抗氧剂1330 0.4%，氧化铁0.5%；将称取的原料放入高混机中混合5分钟，出料；用双螺杆挤出机挤出造粒，其中加工温度为220-240℃，螺杆转数为35HZ，具体加工情况如下表所示。

对比例2

按重量百分比称取原料：PP 25%，PA610（特性粘度为2.8dl/g）23%，GF 6%，十溴二苯乙烷6%，三氧化二锑4%，经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维30%，马来酸酐接枝PP 5%，抗氧剂1330 0.4%，氧化铁0.6%；将称取的原料放入高混机中混合2分钟，出料；用双螺杆挤出机挤出造粒，其中加工温度为220-240℃，螺杆转数为35HZ，具体加工情况如下表所示。

对比例3

按重量百分比称取原料：PP 40%，PA610（特性粘度为2.8dl/g）38%，复配型阻燃剂12%，三氧化二锑4%，马来酸酐接枝PP 5%，抗氧剂1330 0.4%，氧化铁0.6%；将称取的原料放入高混机中混合2分钟，出料；用双螺杆挤出机挤出造粒，其中加工温度为220-240℃，螺杆转数为35HZ，具体加工情况如下表所示。

对比例4

按重量百分比称取原料：PP 25%，PA610（特性粘度为2.8dl/g）28.1%，复配型阻燃剂12%，三氧化二锑4%，经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维30%，抗氧剂1330 0.4%，氧化铁0.5%；将称取的原料放入高混机中混合5分钟，出料；用双螺杆挤出机挤出造粒，其中加工温度为220-240℃，螺杆转数为35HZ，具体加工情况如下表所示。

对比例5

按重量百分比称取原料：PP 25%，PA610（特性粘度为2.8dl/g）23%，复配型阻燃剂12%，三氧化二锑4%，经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维30%，马来酸酐接枝PP 5%，抗氧剂1330 1%；将称取的原料放入高混机中混合2分钟，出料；用双螺杆挤出机挤出造粒，其中加工温度为220-240℃，螺杆转数为35HZ，具体加工情况如下表所示。

实施例10 性能测试

对实施例1-9及对比例1-5制得的样品采用ASTM标准进行性能测试，测试性能对比如下表所示：

由上表可以看出本发明制备的PP/PA610合金材料具有GWIT值较高、CTI值较高、环保、综合性能均衡的优点，因此可广泛用于低压电子电容器外壳、负载断路开关、碳刷支架、塑壳断路器等领域。

以上实施例3-9制备的PP/PA610合金材料经性能测试，实验结果表明其同样具有GWIT值较高、CTI值较高、环保、综合性能均衡的优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种高CTI值、高GWIT值环保阻燃玻纤增强PP/PA610合金材料，其特征在于，所述的材料由以下各重量百分比的原料制成：

PP 23-41%，

PA610 22-41%，

复配型阻燃剂 6-20%，

三氧化二锑 3-15%，

玻璃纤维 20-30%，

相容剂 2-10%，

抗氧剂 0.1-1%，

氧化物 0.1-1%，

所述的复配型阻燃剂是由以下各重量百分比的物质组成：BPS 50%，次磷酸镁25%，滑石粉25%；所述的PA610的特性粘度为2.8dl/g；所述的玻璃纤维为表面经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维；所述的相容剂为马来酸酐接枝PP；所述的抗氧剂为为抗氧剂1330；所述的氧化物为氧化铁。

2.根据权利要求1所述的高CTI值、高GWIT值环保阻燃玻纤增强PP/PA610合金材料，其特征在于，所述的材料由以下各重量百分比的原料制成：

PP 25%，

PA610 25.1%，

复配型阻燃剂 12%，

三氧化二锑 4%，

玻璃纤维 30%，

相容剂 3%，

抗氧剂 0.4%，

氧化物 0.5%。

3.根据权利要求1所述的高CTI值、高GWIT值环保阻燃玻纤增强PP/PA610合金材料，其特征在于，所述的材料由以下各重量百分比的原料制成：

PP 25%，

PA610 23%，

复配型阻燃剂 12%，

三氧化二锑 4%，

玻璃纤维 30%，

相容剂 5%，

抗氧剂 0.4%，

氧化物 0.6%。

4.权利要求1所述的高CTI值、高GWIT值环保阻燃玻纤增强PP/PA610合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按下列重量百分比称取原料：PP 23-41%，PA610 22-41%，复配型阻燃剂6-20%，三氧化二锑 3-15%，玻璃纤维 20-30%，相容剂2-10%，抗氧剂0.1-1%，氧化物0.1-1%；

2）将步骤1）称取的原料放入高混机中混合2-5分钟，出料；