CN104017354A - 一种用于制作防爆装备的无卤高韧性红磷阻燃尼龙及其制备方法 - Google Patents

一种用于制作防爆装备的无卤高韧性红磷阻燃尼龙及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于制作防爆装备的无卤高韧性红磷阻燃尼龙及其制备方法，该尼龙包括热塑性聚酰胺树脂50％～85％，复配红磷母粒5％～30％，增韧剂10％～30％，抗氧剂0.1％～1％，润滑分散剂0.1％～1％，制备方法是先将各组分按一定重量份放入高混合机混合2-5分钟，接着将混合好的物料由双螺杆挤出机的主进料口置入挤出机中，经熔融挤出造粒，再制备得高韧性红磷阻燃尼龙，其双螺杆挤出机各区的温度控制在220-280℃，螺杆转速控制在300～400RPM。本发明通过将复配红磷母粒替代普通红磷母粒且加有增韧剂，使制得的尼龙材料同时满足高阻燃性、高韧性及无卤绿色环保的要求，更适用于制造防爆装备。

Description

一种用于制作防爆装备的无卤高韧性红磷阻燃尼龙及其制备方法
技术领域
本发明涉及尼龙材料领域，具体涉及一种用于制作防爆装备的无卤高韧性红磷阻燃尼龙及其制备方法。
背景技术
近年来我国的经济迅猛发展，人们的生活水平也得到大大的提高，但同时各种暴乱也时有发生，而在警务人员执法治安时各种安全防爆装备是必不可少的。防暴装备由头盔、胸甲、护裆、护臂板、护腿板、护脚板等不同配件模块组成。可用于警察处理突发性群体暴力事件，保护其人身安全，进而提高战斗力。目前市面上防暴装备的各模块多以改性HDPE或者溴系阻燃增韧尼龙材料构成，但是改性HDPE材料偏软尤其是高温情况下太软，抗冲击性较差，不能有效的起到防护作用，而溴系阻燃增韧尼龙的阻燃剂填充比例高、成本高，并且燃烧时会释放大量的有毒烟气，对人体产生危害。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供了一种用于制作防爆装备的无卤高韧性红磷阻燃尼龙及其制备方法，其解决了现有用于制作防爆装备的尼龙材料不能同时满足高阻燃性、高韧性及无卤绿色环保的不足之处。
一种用于制作防爆装备的高韧性红磷阻燃尼龙，由以下重量百分比的原料制成：
为了取得更好的发明效果，对本发明做进一步的优选：
优选的，所述热塑性聚酰胺树脂选自聚酰胺66、聚酰胺6的一种或两种的混合物，且热塑性聚酰胺树脂的相对粘度为2.3～2.8，相对粘度是根据标准IS0307测试所得，通过将热塑性聚酰胺树脂相对粘度控制在2.3～2.8能够保证添加的助剂得到更好的分散，并且加工的流动性会更好。
优选的，所述复配红磷母粒由红磷粉经过微胶囊化包覆处理制得，其具体制备过程是先将红磷粉放入碱性液体介质中，加入载体树脂，经原位反应生成无机盐包覆层，接着在无机盐包覆层上在反应生成有机聚合物包覆层，其中，无机盐包覆层的重量比占到红磷重量的1％～30％，有机聚合物包覆层的重量比占到红磷重量的2％～40％。
优选的，所述的无机盐包覆层为硼酸锌、磷酸锌、硼酸铜、磷酸钙、硼酸钙中的一种或者多种的混合物，所述有机聚合物包覆层为酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、三聚氰胺脲酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚酰胺树脂、聚丙烯酸脂、聚丙烯酰胺中的二种或者二种以上的混合物。
优选的，所述制备复配红磷母粒过程中使用的载体树脂为EVA、POE或是经过马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯酸缩水甘油酯接枝反应改性的EVA、POE，通过将EVA、POE作为载体树脂有利于进一步提高制得尼龙的韧性。
优选的，所述的增韧剂是马来酸酐接枝PE、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝EPDM或沙林树脂等，通过采用上述材料作为增韧剂使制成的尼龙材料的韧性得到进一步的提高，从而有利于制成的防爆装备具有更好的抗冲击性能。
优选的，所述的抗氧剂为一种受阻酚类抗氧剂，通过添加受阻酚类抗氧剂可以提高由混合好的物料在整个造粒过程的抗氧化性能，且加工后的颗粒在使用过程中的抗老化性能也得到大大加强。
优选的，所述的润滑分散剂为硅酮粉，通过将硅酮粉作为用于制作尼龙材料中的润滑分散剂能够很好的提高材料的加工流动性，降低摩擦系数，以及提高阻燃剂的分散效果。
本发明还涉及到上述所述的一种用于制作防爆装置的高韧性阻燃尼龙的制备方法，其制备的过程中先将热塑性聚酰胺树脂、复配红磷母粒、增韧剂、抗氧剂及润滑分散剂按一定重量份放入高混合机充分混合2-5分钟，接着将混合好的物料由双螺杆挤出机的主进料口置入挤出机中，经熔融挤出、水冷、风干、造粒，再制备得高韧性红磷阻燃尼龙，其双螺杆挤出机各区的温度控制在220-280℃，螺杆转速控制在300～400RPM。
与其他填料制成的红磷阻燃尼龙相比，本发明的有益效果在于：
1、通过使用复配红磷母粒代替普通红磷，在有利于增加制得尼龙阻燃性的同时不会影响到尼龙的韧性，从而使制得的尼龙材料同时满足高阻燃性、高韧性及无卤绿色环保的要求。
2、通过加入增韧剂能够使制得的尼龙的韧性得到进一步的提高，从而有利于制成的防爆装备具有更好的抗冲击性能。
3、通过加入受阻酚类抗氧剂可提高混合好的物料在加工过程的抗氧化性能，且使制成后的尼龙材料在使用的过程中抗老化性能也得到大大加强。
4、通过加入硅酮粉作为润滑分散剂，能够大大提高混合物中的各填料的加工流动性，降低摩擦系数，提高阻燃剂的分散效果。
具体实施方式
下面结合本发明的多个实施例进行详细的阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更清晰明确的界定。
实施例1
采用以下重量配比的原料：
聚酰胺66和聚酰胺6以1∶1配比(相对粘度为2.7)  75.2％；
普通红磷母粒  8％；
增韧剂(马来酸酐接枝POE)  16％；
抗氧剂(受阻酚类)  0.3％；
润滑分散剂(硅酮粉)  0.5％；
将上述重量配比好的原料分别放入高混合机充分混合2-5分钟，接着将混合好的物料由双螺杆挤出机的主进料口置入挤出机中，经熔融挤出、水冷、风干、造粒，再制备得高韧性红磷阻燃尼龙，其双螺杆挤出机各区的温度控制在220-280℃，螺杆转速控制在300～400RPM。
实施例2
采用以下重量配比的原料：
聚酰胺66和聚酰胺6以1∶1配比(相对粘度为2.7)  72.2％；
普通红磷母粒  9％；
增韧剂(马来酸酐接枝POE)  18％；
抗氧剂(受阻酚类)  0.3％；
润滑分散剂(硅酮粉)  0.5％；
将上述重量配比好的原料分别放入高混合机充分混合2-5分钟，接着将混合好的物料由双螺杆挤出机的主进料口置入挤出机中，经熔融挤出、水冷、风干、造粒，再制备得高韧性红磷阻燃尼龙，其双螺杆挤出机各区的温度控制在220-280℃，螺杆转速控制在300～400RPM。
实施例3
采用以下重量配比的原料：
聚酰胺66和聚酰胺6以1∶1配比(相对粘度为2.7)  75.2％；
复配红磷母粒  8％；
增韧剂(马来酸酐接枝POE)  16％；
抗氧剂(受阻酚类)  0.3％；
润滑分散剂(硅酮粉)  0.5％；
将上述重量配比好的原料分别放入高混合机充分混合2-5分钟，接着将混合好的物料由双螺杆挤出机的主进料口置入挤出机中，经熔融挤出、水冷、风干、造粒，再制备得高韧性红磷阻燃尼龙，其双螺杆挤出机各区的温度控制在220-280℃，螺杆转速控制在300～400RPM。
实施例4
采用以下重量配比的原料：
聚酰胺66和聚酰胺6以1∶1配比(相对粘度为2.7)  73.2％；
复配红磷母粒  9％；
增韧剂(马来酸酐接枝POE)  17％；
抗氧剂(受阻酚类)  0.3％；
润滑分散剂(硅酮粉)  0.5％；
将上述重量配比好的原料分别放入高混合机充分混合2-5分钟，接着将混合好的物料由双螺杆挤出机的主进料口置入挤出机中，经熔融挤出、水冷、风干、造粒，再制备得高韧性红磷阻燃尼龙，其双螺杆挤出机各区的温度控制在220-280℃，螺杆转速控制在300～400RPM。
实施例5
采用以下重量配比的原料：
聚酰胺66和聚酰胺6以1∶1配比(相对粘度为2.7)  71.2％；
复配红磷母粒  10％；
增韧剂(马来酸酐接枝POE)  18％；
抗氧剂(受阻酚类)  0.3％；
润滑分散剂(硅酮粉)  0.5％；
将上述重量配比好的原料分别放入高混合机充分混合2-5分钟，接着将混合好的物料由双螺杆挤出机的主进料口置入挤出机中，经熔融挤出、水冷、风干、造粒，再制备得高韧性红磷阻燃尼龙，其双螺杆挤出机各区的温度控制在220-280℃，螺杆转速控制在300～400RPM。
将实施例1至实施例5中所制得的各高韧性阻燃尼龙材料分别按标准测定相关性能如表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
拉伸强度/MPa 35 35 41 40 39.5
弯曲强度/MPa 48 41 57 55 53
弯曲模量/MPa 1322 1311 1495 1395 1388
缺口冲击KJ/m2 26.2 29.8 56.7 55.5 54.8
UL94/1.6mm V1 V0 V0 V0 V0
磷析出量(ppm) 988 996 102 111 121
注：拉伸强度按ISO527标准测定，弯曲强度按ISO178标准测定，缺口冲击强度ISO179-1标准测定。
由表1中的测试数据可知，添加有复配红磷母粒的实施例3-5所测试的结果与添加有普通红磷母粒的实施例1-2所测试的结果相比，在拉伸强度、弯曲强度、阻燃性能、冲击强度方面等都具有较大的提高，且磷析出更低，因此通过本发明所制得的无卤高韧性阻燃尼龙材料能够更好的用于制造出阻燃性好、抗冲击性能好且无卤绿色环保的安全防爆装备。

Claims (10)

1.一种用于制作防爆装备的无卤高韧性红磷阻燃尼龙，由以下重量百分比的原料制成：
2.根据权利要求1所述的一种用于制作防爆装备的无卤高韧性红磷阻燃尼龙，其特征在于：所述的热塑性聚酰胺树脂选自聚酰胺66、聚酰胺6的一种或两种的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于制作防爆装备的无卤高韧性红磷阻燃尼龙，其特征在于：所述的热塑性聚酰胺树脂的相对粘度为2.3～2.8，其相对粘度是根据标准IS0307测试所得。
4.根据权利要求1所述的一种用于制作防爆装备的无卤高韧性红磷阻燃尼龙，其特征在于：所述的复配红磷母粒由红磷粉经过微胶囊化包覆处理制得，其具体制备过程是先将红磷粉放入碱性液体介质中，加入载体树脂，经原位反应生成无机盐包覆层，接着在无机盐包覆层上在反应生成有机聚合物包覆层，其中，无机盐包覆层的重量比占到红磷重量的1％～30％，有机聚合物包覆层的重量比占到红磷重量的2％～40％。
5.根据权利要求4所述的一种用于制作防爆装备的无卤高韧性红磷阻燃尼龙，所述的无机盐包覆层为硼酸锌、磷酸锌、硼酸铜、磷酸钙、硼酸钙中的一种或者多种的混合物，所述有机聚合物包覆层为酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、三聚氰胺脲酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚酰胺树脂、聚丙烯酸脂、聚丙烯酰胺中的二种或者二种以上的混合物。
6.根据权利要求4所述的一种用于制作防爆装备的无卤高韧性红磷阻燃尼龙，所述制备复配红磷母粒过程中使用的载体树脂为EVA、POE或是经过马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯酸缩水甘油酯接枝反应改性的EVA、POE。
7.根据权利要求1所述的一种用于制作防爆装备的无卤高韧性红磷阻燃尼龙，其特征在于：所述的增韧剂是马来酸酐接枝PE、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝EPDM或沙林树脂等。
8.根据权利要求1所述的一种用于制作防爆装备的无卤高韧性红磷阻燃尼龙，其特征在于：所述的抗氧剂为一种受阻酚类抗氧剂。
9.根据权利要求1所述的一种用于制作防爆装备的无卤高韧性红磷阻燃尼龙，其特征在于：所述的润滑分散剂为硅酮粉。
10.一种如权利要求1-9所述的用于制作防爆装备的无卤高韧性红磷阻燃尼龙的制备方法，其特征在于：先将热塑性聚酰胺树脂、复配红磷母粒、增韧剂、抗氧剂及润滑分散剂按一定重量份放入高混合机充分混合2-5分钟，接着将混合好的物料由双螺杆挤出机的主进料口置入挤出机中，经熔融挤出、水冷、风干、造粒，再制备得高韧性红磷阻燃尼龙，其双螺杆挤出机各区的温度控制在220-280℃，螺杆转速控制在300～400RPM。
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