CN103571187B - 高性能、绿色环保阻燃增强pa66复合材料制备工艺 - Google Patents

高性能、绿色环保阻燃增强pa66复合材料制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公布了高性能、绿色环保阻燃增强PA66复合材料制备工艺。复合材料是以PA6、PA66、GF及新型卤‑磷复配阻燃剂为主要原料,添加适量的相容剂、增韧剂、分散剂、润滑剂、热稳定剂及偶联剂制备而得,其中PA6,5‑20份;PA66,20‑50份;GF,15‑30份;新型卤‑磷复配阻燃剂,15‑30份;增容剂,0‑15份。按上述比例称取原料,在双螺杆挤出机上共混挤出。本发明复合材料引入新型卤‑磷复配阻燃剂,两者协同使用,形成完美的气‑固相阻燃体系,该复配体系无毒、抗迁移、阻燃效果好。本发明复合材料具有较好的表面质量,优良的力学性能、电绝缘性能及阻燃性能,广泛用于汽车、电子电气、机械、航空等领域。另外,本发明制备工艺控制严格、生产效率高、质量稳定。

Description

高性能、绿色环保阻燃增强PA66复合材料制备工艺
技术领域
本发明公开了高性能、绿色环保阻燃增强PA66复合材料制备工艺。具体涉及一种具有较好的表面质量,优良的力学性能、电绝缘性能及阻燃性能,广泛应用于汽车、电子电气、机械、航空等领域的复合材料。
背景技术
玻纤增强PA66虽然具有优异的强度,但其阻燃性能不能满足家电行业的要求,这是因为PA66属于易燃材料,它的氧指数为24.3,而且由于玻纤的“灯芯”效应更易燃烧,不能达到阻燃要求。随着消费型电子产品的发展,整个阻燃工程塑料工业也得到快速发展,对阻燃增强PA66复合材料的环保要求、力学性能要求、阻燃性能要求和电绝缘性能要求也越来越高。
目前工业上使用的阻燃玻纤增强PA66主要是有机溴系阻燃剂(十溴二苯醚、十溴联苯醚等)、有机磷系阻燃剂、氮系阻燃剂及无机类阻燃剂(氢氧化镁、氢氧化铝等)。其中,有机溴系阻燃剂的阻燃效果最佳,但有一定的析出现象,燃烧时会放出有害气体,腐蚀设备,危害环境;红磷是PA的有效阻燃剂,添加量最小,特别适合于漏电起痕指数要求高的制品,但它易发生自燃现象,且只能制造深色制品;氮系阻燃剂阻燃效果一般,燃烧时不会产生有害物质,并有较好的润滑性,但它不能单独用于玻璃纤维增强阻燃体系;氢氧化镁添加量大,对加工性能和力学性能有较大的影响。因此开发一个合适的阻燃增强体系,获得具有优良力学性能、电绝缘性能及阻燃性能的绿色环保阻燃增强PA66复合材料是目前PA66改性领域的一个新热点。
发明内容
本发明是为了解决目前传统的阻燃增强PA66产品中存在的力学性能不高,耐漏电起痕指数较低及环保性差等问题,提出了高性能、绿色环保阻燃增强PA66复合材料制备工艺。本发明的技术方案是PA6,5-20份;PA66,20-50份;GF,15-30份;新型卤-磷复配阻燃剂,15-30份;增容剂,0-15份;分散剂,0-0.5份;润滑剂,0-1份;热稳定剂,0-0.5份;偶联剂,0-0.5份。
所述的GF为无碱无捻粗纱,强度为2×103-6×103MPa,并经偶联剂特殊处理。所述的阻燃剂为新型卤-磷复配阻燃剂,主阻燃剂为溴化聚苯乙烯(BPS)与新型含磷阻燃剂DOPO(氧、磷杂菲氧化物)配合使用,辅阻燃剂为Sb2O3和硼酸锌配合使用。所述的增容剂为SWR-3B(马来酸酐接枝乙烯类橡胶共混物)、POE-g-MAH(马来酸酐接枝POE)或EPDM-g-MAH(马来酸酐接枝EPDM)。所述的分散剂为PETS(季戊四醇硬脂酸酯)、RH-313(聚氨酯滑爽剂)或硅油。所述的润滑剂为硬脂酸盐、硅酮、TAF(乙撑双脂肪酸酰胺)或CaO。所述的热稳定剂为H161(空间受阻酚抗氧剂和膦酸盐的增效混合物)或H320/H321(卤化亚铜和卤化钾的优化混合物)。所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-560或螯合型钛酸酯偶联剂KR-212。
本发明所述的高性能、绿色环保阻燃增强PA66复合材料制备工艺如下:(1)选择增强分散型螺杆组合,剪切不要太集中,应分散些,使GF和阻燃剂均达到最佳分散效果,并采用适度低温共混挤出工艺,料筒温度为:后段260~270℃,中段250~260℃,前段240~250℃,螺杆长径比30~40,螺杆转速350~500r/min。(2)首先将PA6、PA66、阻燃剂、增容剂和加工助剂经高速混合机混合均匀后加入到双螺杆挤出机中,然后将经特殊处理后的GF从专用加入口加入,进行混炼、挤出、冷却、切粒,得圆柱状颗粒产品。
本发明复合材料是同时采用玻纤和新型卤-磷复配阻燃剂改性PA66。新型卤-磷复配阻燃剂是由卤系阻燃剂和磷系阻燃剂配合使用,卤系产生气相阻燃作用,磷系产生固相阻燃作用,两者协同使用,形成完美的气-固相阻燃体系,其中卤系选用公认的、且符合ROHS标准的环保阻燃剂溴化聚苯乙烯(BPS),磷系选用新型含磷阻燃剂DOPO(氧、磷杂菲氧化物),辅阻燃剂选用Sb2O3和硼酸锌配合使用,两者产生协同作用,硼酸锌起防滴落作用,硼酸锌的加入可以减少Sb2O3的用量。同时引用马来酸酐接枝的乙烯类橡胶共混物作增容剂,它能提高尼龙增强阻燃体系的抗冲击性,耐寒性,成型加工性,降低吸水率,并可免去尼龙制品通常需水煮的麻烦。所以,本发明制备的复合材料绿色环保,并具有优良的力学性能、电绝缘性能及阻燃性能,市场前景良好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明,但本发明并不局限于以下实施各例:
本实施方式均使用同向双螺杆挤出机和常规注塑机;PA6产于河北石家庄庄缘,PA66产于河北平顶山神马集团,GF产于浙江巨石集团,BPS产于美国大湖化工,新型含磷阻燃剂DOPO(氧、磷杂菲氧化物)产于日本三光公司,其他加工助剂均为国产。
本发明所述的高性能、绿色环保阻燃增强PA66复合材料制备工艺如下:(1)选择增强分散型螺杆组合,剪切不要太集中,应分散些,使GF和阻燃剂均达到最佳分散效果,并采用适度低温共混挤出工艺,料筒温度为:后段260~270℃,中段250~260℃,前段240~250℃,螺杆长径比30~40,螺杆转速350~500r/min。(2)首先将PA6、PA66、阻燃剂、增容剂和加工助剂经高速混合机混合均匀后加入到双螺杆挤出机中,然后将经特殊处理后的GF从专用加入口加入,进行混炼、挤出、冷却、切粒,得圆柱状颗粒产品。
本发明各实施例中所得的PA66复合材料,按以下注塑条件注塑成测试样条,注塑条件:注塑温度250-280℃,注塑压力60-100MPa,注射速度:50-80mm/s。各实施例物理性能均按以下标准进行测试,具体检测标准如下:
简支梁冲击强度 ISO 179标准
拉伸强度 ISO 527标准
弯曲强度 ISO 178标准
水平垂直燃烧仪 ANSI/UL 94-1996标准
耐漏电起痕指数 IEC 112-1979标准
表1 各实施例对应的配方
表2 各实施例样品对应的物理性能
从表2可以看出,阻燃剂的加入对复合材料的力学性能和电性能均有影响,其中单一的BPS阻燃剂的加入,力学性能有所下降,但电性能下降最大,单一的新型含磷阻燃剂加入后力学性能下降最大,但电性能下降幅度较小。本发明选用的新型卤-磷复配阻燃体系,不仅复合材料的力学性能和电性能下降幅度均较小,且绿色环保,成本低,各项性能及安全性高,市场竞争力强。

Claims (1)

1.一种高性能、绿色环保阻燃增强PA66复合材料的制备工艺,其中,所述复合材料的组分及含量如下:PA6,5-20份;PA66,20-50份;GF,15-30份;卤-磷复配阻燃剂,15-30份;增溶剂,12-15份;分散剂,0.3-0.5份;润滑剂,0.5-1份;热稳定剂,0.3-0.5份,偶联剂,0.5份;
所述的GF为无碱无捻粗纱,强度为2×103~6×103MPa,并经偶联剂特殊处理;
所述的阻燃剂为卤-磷复配阻燃剂,主阻燃剂为溴化聚苯乙烯BPS与含磷阻燃剂氧、磷杂菲氧化物DOPO配合使用,辅阻燃剂为Sb2O3和硼酸锌配合使用;
所述的增溶剂为马来酸酐接枝乙烯类橡胶共混物SWR-3B、马来酸酐接枝POE POE-g-MAH或马来酸酐接枝EPDM EPDM-g-MAH;
所述的分散剂为季戊四醇硬脂酸酯PETS、聚氨酯滑爽剂RH-313或硅油;
所述的润滑剂为硬脂酸盐、乙撑双脂肪酸酰胺TAF或CaO;
所述的热稳定剂为空间受阻酚抗氧剂和膦酸盐的增效混合物H161或卤化亚铜和卤化钾的混合物H320/H321;
所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-560或螯合型钛酸酯偶联剂KR-212;
所述制备工艺包括如下步骤:(1)选择增强分散型螺杆组合,使GF和阻燃剂均达到最佳分散效果,并采用适度低温共混挤出工艺,料筒温度为:后段260~270℃,中段250~260℃,前段240~250℃,螺杆长径比35~40,螺杆转速350~500r/min;(2)首先将PA6、PA66、阻燃剂、增溶剂和其余加工助剂经高速混合机混合均匀后加入到双螺杆挤出机中,然后将经特殊处理后的GF从专用加入口加入,进行混炼、挤出、冷却、切粒,得圆柱状颗粒产品。
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