CN103131175A - 一种低烟无卤阻燃增强尼龙复合材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低烟无卤阻燃增强尼龙复合材料及其制备方法，该复合材料包括以下组分：尼龙30-70、阻燃剂8-25、抑烟改性剂A0.5-20、抑烟改性剂B 0.5-5，接枝型增韧改性剂2-12份，玻璃纤维10-30、抗氧剂0.2-1、润滑分散剂0.2-1，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。与现有技术相比，本发明制备的低烟无卤阻燃尼龙66符合材料发烟量小、阻燃性能达到UL94V0级，机械性能及电性能优异，可应用于断路器、低压开关、灭弧罩等器件。

Description

一种低烟无卤阻燃增强尼龙复合材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米尼龙复合材料的制备，尤其是涉及一种低烟无卤阻燃增强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。但未经改性的PA66易燃，限制了其在电子电气领域的应用，因此需要对其进行阻燃改性。传统的材料中使用溴系阻燃体系，其添加量少，阻燃效率高，但其发烟量大，产生的腐蚀性气体造成二次危害。很多人选用无卤阻燃剂对PA66进行改性，但一些特殊场合诸如耐电弧设备等不能满足要求，传统的抑烟改性往往加入金属氧化物或氢氧化物，有很好的效果但其添加量大对材料的性能造成了很大的破坏。 
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种满足纺织、煤矿开采及电子电器行业的一些特定工作环境对材料的使用要求的低烟无卤阻燃增强PA66复合材料及其制备方法。 
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种低烟无卤阻燃增强尼龙复合材料，其特征在于，该材料包括以下组分和重量百分含量： 
尼龙            30-70； 
阻燃剂          8-25； 
抑烟改性剂A     0.5-20； 
抑烟改性剂B     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。 
所述的尼龙为尼龙66，特性粘度为2.4～3.2Pa.S。 
所述的阻燃剂为无卤阻燃剂。 
所述的无卤阻燃剂为红磷，三聚氰胺磷酸盐，氰尿酸盐及其衍生物的一种或几种复配。 
所述的抑烟改性剂A为金属硫化物或金属氢氧化物；所述的抑烟改性剂B为纳米蒙脱土。 
所述的抑烟改性剂A为MoO3，AOM，BOM，硼酸锌，Mg(OH)2，Al(OH)3的一种或几种；所述的纳米蒙脱土为纯度大于98％蒙脱土硅铝酸盐，粒径200-500目，层间距＞1.9nm，纳米蒙脱土分散相尺度为10-100nm，阳离子交换容量60-200meq/100g。 
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。 
所述的接枝型增韧改性剂为乙烯与辛烯接枝共聚物；所述抗氧剂为168与HD98按重量比1∶1比例复配而成；所述的润滑分散剂为硅酮。 
一种低烟无卤阻燃增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料： 
尼龙              30-70； 
阻燃剂            8-25； 
抑烟改性剂A       0.5-20； 
抑烟改性剂B       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，即得产品。 
与现有技术相比，采用无卤阻燃剂与新型的阻燃抑烟体系，大大减少了原来广泛因使用溴系阻燃剂所产生的大量烟雾问题，采用金属化合物与纳米蒙脱土阻燃抑烟复合配方，燃烧过程中通过金属催化作用及聚合物与蒙脱土的插层结构，二者的作用力大大加强，燃烧时表面形成一种致密的阻隔炭层，减少燃烧热向未燃烧部分反馈以及分解产物向火焰区域的扩散，抑制挥发物产生速率，起到良好的隔热和隔质作用，大大提高了PA66的阻燃性，其他包括机械性能，电性能都得到较好的保持提高。通过制备的低烟无卤阻燃尼龙66符合材料发烟量小、阻燃性能达到UL94V0级，机械性能及电性能优异，材料的力学性能，电性能等综合性能高，可应用于断路器、低压开关、灭弧罩等器件，材料燃烧时发烟量低。 
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，但所用的实施例只是用于说明本发明而不是限制本发明。 
实施例1-3 
一种低烟无卤阻燃增强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2.6、阻燃剂选择红磷，阻燃抑制剂A选择Mg(OH)2，阻燃抑制剂B为纳米蒙脱土为纯度大于98％蒙脱土硅铝酸盐，粒径200-500目，层间距＞1.9nm，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
 尼龙   51.9   36.1   34.1
 阻燃剂   12   12   12
 复配抑烟剂A   10   15   15
[0039] 
  纳米蒙脱土   3   3   5
  玻璃纤维   20   30   30
  增韧改性剂   3   3   3
  抗氧剂   0.4   0.4   0.4
  润滑分散剂   0.5   0.5   0.5
根据实施例1-3制得的样品1-3，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
  拉伸强度/MPa   95   107   128
  弯曲强度/MPa   120   138   152
  缺口冲击强度/J/m   70   90   78
  CTI/V   450   450   450
  阻燃性(UL 94)/1.6mm   V0   V0   V0
  玻纤含量％   21.1   30.3   30.5
  发烟量   低   低   低
实施例4 
一种低烟无卤阻燃增强PA66复合材料的制备方法，包括以下步骤： 
(1)按照以下组分及含量(wt％)备料： 
尼龙                30； 
阻燃剂              25； 
抑烟改性剂A         20； 
抑烟改性剂B         1 
玻璃纤维            10； 
接枝型增韧改性剂    12； 
抗氧剂              1； 
润滑分散剂          1。 
其中尼龙为尼龙66，特性粘度为2.4Pa.S、阻燃剂选择三聚氰胺磷酸盐，阻燃抑制剂A选择MoO3，阻燃抑制剂B为纳米蒙脱土为纯度大于98％蒙脱土硅铝酸 盐，粒径200-500目，层间距＞1.9nm，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。 
实施例5 
一种低烟无卤阻燃增强PA66复合材料的制备方法，包括以下步骤： 
(1)按照以下组分及含量(wt％)备料： 
尼龙                51.5； 
阻燃剂              25； 
抑烟改性剂A         2； 
抑烟改性剂B         0.5； 
玻璃纤维            18.6； 
接枝型增韧改性剂    2； 
抗氧剂              0.2； 
润滑分散剂          0.2。 
其中尼龙为尼龙66，特性粘度为3.2Pa.S、阻燃剂选择氰尿酸盐，阻燃抑制剂A选择MOM，阻燃抑制剂B为纳米蒙脱土为纯度大于98％蒙脱土硅铝酸盐，粒径200-500目，层间距＞1.9nm，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。 

Claims (9)

1.一种低烟无卤阻燃增强尼龙复合材料，其特征在于，该材料包括以下组分和重量百分含量：
尼龙                    30-70；
阻燃剂                  8-25；
抑烟改性剂A             0.5-20；
抑烟改性剂B             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.根据权利要求1所述的一种低烟无卤阻燃增强尼龙复合材料，其特征在于，所述的尼龙为尼龙66，特性粘度为2.4～3.2Pa.S。
3.根据权利要求1所述的一种低烟无卤阻燃增强尼龙复合材料，其特征在于，所述的阻燃剂为无卤阻燃剂。
4.根据权利要求3所述的一种低烟无卤阻燃增强尼龙复合材料，其特征在于，所述的无卤阻燃剂为红磷，三聚氰胺磷酸盐，氰尿酸盐及其衍生物的一种或几种复配。
5.根据权利要求1所述的一种低烟无卤阻燃增强尼龙复合材料，其特征在于，所述的抑烟改性剂A为金属氧化物及其盐或金属氢氧化物；所述的抑烟改性剂B为纳米蒙脱土。
6.根据权利要求5所述的一种低烟无卤阻燃增强尼龙复合材料，其特征在于，所述的抑烟改性剂A为MoO3，AOM，MOM，硼酸锌，Mg(OH)2，Al(OH)3的一种或几种；所述的纳米蒙脱土为纯度大于98％蒙脱土硅铝酸盐，粒径200-500目，层间距＞1.9nm，纳米蒙脱土分散相尺度为10-100nm，阳离子交换容量60-200meq/100g。
7.根据权利要求1所述的一种低烟无卤阻燃增强尼龙复合材料，其特征在于，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。 
8.根据权利要求1所述的一种低烟无卤阻燃增强尼龙复合材料，其特征在于，所述的接枝型增韧改性剂为乙烯与辛烯接枝共聚物；所述抗氧剂为168与HD98按重量比1∶1比例复配而成；所述的润滑分散剂为硅酮。
9.一种如权利要求1所述的低烟无卤阻燃增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：
尼龙            30-70；
阻燃剂          8-25；
抑烟改性剂A     0.5-20；
抑烟改性剂B     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，即得产品。 
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