CN103602061B - 一种高灼热丝起燃温度无卤阻燃增强尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高灼热丝起燃温度无卤阻燃增强尼龙复合材料，该复合材料由以下质量分数的原料组成：PA66树脂33~68份、阻燃剂A？6~10份、阻燃剂B？6~10份、复配阻燃剂2~8份、玻璃纤维15~30份、增韧剂3~6份、抗氧剂0.1~0.5份和润滑剂0.1~1份。本发明通过气相、凝聚相阻燃剂的多重阻燃作用制得高效、低烟、无毒的无卤阻燃增强尼龙复合材料，该复合材料保持了复合材料原有的阻燃效果的同时，也进一步提高了灼热丝起燃温度，3.0mm厚度样条的灼热丝起燃温度达到800℃以上不起燃的阻燃标准，可广泛用于接线柱、连接器、插座、开关、电器外壳和家电内零部件等的生产。

Description

一种高灼热丝起燃温度无卤阻燃增强尼龙复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种尼龙材料，尤其涉及一种高灼热丝起燃温度无卤阻燃增强尼龙复合材料，本发明还涉及该复合材料的制备方法。

背景技术

由于玻纤尼龙材料具有优良的机械强度、冲击性能、耐热性、耐磨性、自润滑性、加工性和力学均衡性等特点，被广泛用于电子电气、通讯设备和家电机电设备等行业。然而尼龙材料易燃材料，容易引起火灾，随着人们生命安全意识的提高，尼龙材料的防火、环保要求也不断提高，并逐渐成为了尼龙材料发展热点和重要方向。

现有技术中，通常通过添加阻燃剂来防火，而大多数尼龙材料的制备均以溴系阻燃剂和三氧化二锑作为阻燃剂协同使用，采用此种阻燃剂所得的材料虽然具有良好的阻燃效果，然而材料一旦燃烧，将放出大量的有毒气体和烟雾，严重危害了人们的身心健康，不能满足人们对安全性的需求。

现在的尼龙材料不仅要求在极高的温度下燃烧很快可以熄灭，而且更进一步要求不能起燃，不产生明火，所以对材料的灼热丝起燃温度也要求越来越高，然而目前市场上的无卤阻燃尼龙材料的灼热丝起燃温度都不高，只能做到750℃接触30s不起燃。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高灼热丝起燃温度无卤阻燃增强尼龙复合材料，该复合材料低烟、无毒环保，3.0mm厚度样条的灼热丝起燃温度达到800℃以上不起燃的阻燃标准。

为了解决现有技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：

一种高灼热丝起燃温度无卤阻燃增强尼龙复合材料，该复合材料由以下质量分数的原料组成：

PA66树脂33~68份

阻燃剂A6~10份

阻燃剂B6~10份

复配阻燃剂2~8份

玻璃纤维15~30份

增韧剂3~6份

抗氧剂0.1~0.5份

润滑剂0.1~1份。

所述PA66树脂的粘度为2.0~2.5Pa·S。

所述阻燃剂A为OP1312和OP1314中的任一种或两种的组合。

所述的阻燃剂B为三聚氰胺焦磷酸盐和三聚氰胺聚磷酸盐中的任一种或两种的组合。

所述复配阻燃剂由水滑石、硼酸锌和氮系阻燃剂按质量比为1:2:2进行复配得到。

所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维。

所述增韧剂为乙烯丙烯酸丁酯、乙烯-丙烯酸甲酯和乙烯—丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯中的任一种或几种的组合。

所述抗氧剂由受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按重量比1∶1复配而成，受阻酚类抗氧剂为N，N’-1，6-亚己基-二-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺），亚磷酸酯类抗氧剂为三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸三酯。

所述润滑剂为硅酮母粒。

本发明的另一目的在于提出一种高灼热丝起燃温度无卤阻燃增强尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤为：

1）将PA66树脂在温度为100~110℃的条件下干燥4h以上；

2）称取配方比原料，将除去玻璃纤维之外的其他原料加入高混机中混合1~2min；

3）将经步骤2）之后的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，同时在第五区中加入玻璃纤维，经水冷却后进行切粒，得到高灼热丝起燃温度无卤阻燃增强尼龙复合材料；其中双螺杆挤出机各区的加工温度为220~260℃，螺杆的转速为250~300r/min。

本发明通过气相、凝聚相阻燃剂的多重阻燃作用制得高效、低烟、无毒的无卤阻燃增强尼龙复合材料。本发明复配阻燃剂在高温时脱水成炭，当复合材料接触灼热丝瞬间，水和CO₂的脱出会吸收大量的热，降低温度，释放出的气体可阻隔材料与空气中氧气的接触，使得3.0mm厚度样条的灼热丝起燃温度达到800℃以上不起燃的阻燃标准。本发明的制备方法简单，工艺操作易于实现，在保持了复合材料原有的阻燃效果的同时，也进一步提高了灼热丝起燃温度，具有良好的市场前景，可广泛用于接线柱、连接器、插座、开关、电器外壳和家电内零部件等的生产。

具体实施方式

本发明揭示了一种高灼热丝起燃温度无卤阻燃增强尼龙复合材料，该复合材料由以下质量分数的原料组成：

PA66树脂33~68份

阻燃剂A6~10份

阻燃剂B6~10份

复配阻燃剂2~8份

玻璃纤维15~30份

增韧剂3~6份

抗氧剂0.1~0.5份

润滑剂0.1~1份。

本发明中PA66树脂的粘度为2.0~2.5Pa·S，具体可选自由神马实业股份有限公司生产的牌号为EPR24、EPR27、EPR32和FYR27等的PA66树脂，作为本发明的一种实施方式，优选牌号为EPR24的PA66树脂。

本发明采用新型复配阻燃体系，通过气相、凝聚相阻燃剂的多重阻燃作用制得高效、低烟、无毒的无卤阻燃增强尼龙复合材料。所述阻燃剂A为OP1312和OP1314中的任一种或两种的组合。所述阻燃剂B为三聚氰胺焦磷酸盐和三聚氰胺聚磷酸盐中的任一种或两种的组合，阻燃剂B受热分解时可吸收大量的热，从而降低材料温度，达到阻燃的效果。所述复配阻燃剂由水滑石、硼酸锌和氮系阻燃剂按质量比为1:2:2进行复配得到，其中，氮系阻燃剂可为三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐、磷酸密胺等。复配阻燃剂在高温时脱水成炭，当复合材料接触灼热丝瞬间，水和CO₂的脱出会吸收大量的热，降低温度，释放出的气体可阻隔材料与空气中氧气的接触，使得3.0mm厚度样条的灼热丝起燃温度达到800℃以上不起燃的阻燃标准。

作为本发明的一种优选实施方式，所述阻燃剂A优选OP1312，阻燃剂B优选三聚氰胺聚磷酸盐，复配阻燃剂中的氮系阻燃剂优选氰尿酸三聚氰胺MCA。

本发明中玻璃纤维为无碱玻璃纤维，可为无碱长玻璃纤维或无碱短玻璃纤维，本发明对无碱玻璃纤维并无特殊限定，本领域技术人员熟知的即可，作为本发明的一种优选实施方式，优选由巨石集团有限公司生产的型号为988A的玻璃纤维。

本发明中增韧剂为乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸甲酯和乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的任一种或几种的组合，作为本发明的一种优选实施方式，优选乙烯丙烯酸甲酯。

本发明中抗氧剂由受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按重量比1∶1复配而成，受阻酚类抗氧剂可为4，4’-硫代双（6-叔丁基-3-甲基苯酚）、二缩三乙二醇双[β-（3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基）丙酸酯]、N，N’-1，6-亚己基-二-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺）或1，3，5-三甲基-2，4，6-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基）苯等；亚磷酸酯类抗氧剂可为三（2，4-二叔丁基）亚磷酸苯酯、二亚磷酸酯季戊四醇二异葵酯、双（2，4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯或2，2’-亚甲基双（4，6-二叔丁基苯基）异辛烷氧基亚磷酸酯等。作为本发明的一种优选实施方式，所述受阻酚类抗氧剂优选N，N’-1，6-亚己基-二-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺），亚磷酸酯类抗氧剂优选三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸三酯。

本发明润滑剂为硅酮母粒。

本发明的另一目的在于提出一种高灼热丝起燃温度无卤阻燃增强尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤为：

1）将PA66树脂在温度为100~110℃的条件下干燥4h以上；

2）称取配方比原料，将除去玻璃纤维之外的其他原料加入高混机中混合1~2min；

3）将经步骤2）之后的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，同时在第五区中加入玻璃纤维，经水冷却后进行切粒，得到高灼热丝起燃温度无卤阻燃增强尼龙复合材料；其中双螺杆挤出机各区的加工温度为220~260℃，螺杆的转速为250~300r/min。

以下通过具体实施例对本发明做进一步详细的描述。需说明的是，以下实施例中各原料还可由本发明所公开的其他原料代替，因所选用的同类原料的性能相似，所得复合材料的性能相差较小，且为了节约篇幅，故没有一一赘述。

实施例1~4由以下原料进行制备：PA66树脂为EPR24，阻燃剂A为OP1312，阻燃剂B为三聚氰胺聚磷酸盐，复配阻燃剂由水滑石、硼酸锌和氮系阻燃剂MCA-12按1:2:2复配得到，玻璃纤维为988A，增韧剂为EMA，抗氧剂由N，N’-1，6-亚己基-二-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺）和三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸三酯按重量比1:1组合得到。

实施例中原料的具体份量如表1所示，且其具体方法包括以下步骤为：

1）将PA66树脂在温度为100~110℃的条件下干燥4h以上；

2）称取配方比原料，将除去玻璃纤维之外的其他原料加入高混机中混合1~2min；

3）将经步骤2）之后的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，同时在第五区中加入玻璃纤维，经水冷却后进行切粒，得到高灼热丝起燃温度无卤阻燃增强尼龙复合材料；其中双螺杆挤出机各区的加工温度为220~260℃，螺杆的转速为250~300r/min；具体的加工温度如表2所示；

表1：各原料的份量；

表2：双螺杆挤出机的加工温度。

对实施例1~4中所得的高灼热丝起燃温度无卤阻燃增强尼龙复合材料进行注塑成型工艺，成型后得到标准测试样条，对测试样条进行性能测试，测试结果如表3所示，注塑成型的工艺条件为：射嘴温度260℃，各区温度为260℃、255℃、255℃，保压时间2~4s，注射压力40~60MPa。

本发明采用以下测试方法进行测试：

密度：按照ASTMD-792标准进行测试；

拉伸强度：按照ASTMD-638标准进行测试；

弯曲强度：按照ASTMD-790标准进行测试；

缺口冲击强度：按照ASTMD-256标准进行测试；

阻燃性能：1.6mm厚度样条按照UL94标准进行测试；

GWIT：3.0mm厚度样条按照IEC60695标准进行测试。

表3：高灼热丝起燃温度无卤阻燃增强尼龙复合材料的性能测试结果。

根据以上说明书中的阐述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，上述实施例中提到的内容并非是对本发明的限定，在不脱离本发明的发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种高灼热丝起燃温度无卤阻燃增强尼龙复合材料，该复合材料由以下质量份数的原料组成：

PA66树脂33~68份、阻燃剂A6~10份、阻燃剂B6~10份、复配阻燃剂2~8份、玻璃纤维15~30份、增韧剂3~6份、抗氧剂0.1~0.5份、润滑剂0.1~1份；

所述PA66树脂的粘度为2.0~2.5Pa·s；

所述阻燃剂A为OP1312和OP1314中的任一种或两种的组合；

所述阻燃剂B为三聚氰胺焦磷酸盐和三聚氰胺聚磷酸盐中的任一种或两种的组合；

所述复配阻燃剂由水滑石、硼酸锌和氮系阻燃剂按质量比为1:2:2进行复配得到；

所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维；

所述增韧剂为乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸甲酯和乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的任一种或几种的组合；

所述抗氧剂由受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按重量比1∶1复配而成，受阻酚类抗氧剂为N，N’-1，6-亚己基-二-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺），亚磷酸酯类抗氧剂为三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸三酯；

所述润滑剂为硅酮母粒。

2.一种根据权利要求1所述的高灼热丝起燃温度无卤阻燃增强尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤为：

1）将PA66树脂在温度为100~110℃的条件下干燥4h以上；

2）称取配方比原料，将除去玻璃纤维之外的其他原料加入高混机中混合1~2min；

3）将经步骤2）之后的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，同时在第五区中加入玻璃纤维，经水冷却后进行切粒，得到高灼热丝起燃温度无卤阻燃增强尼龙复合材料；其中双螺杆挤出机各区的加工温度为220~260℃，螺杆的转速为250~300r/min。