CN104559154B - 环保型阻燃pa6材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保型阻燃PA6材料，它是由下述重量份的组分制成：PA6树脂100份，复合阻燃剂10～40份，相容增韧剂1～10份。所述的复合阻燃剂由双磷酸季戊四醇酯密胺盐、三聚氰胺氰尿酸盐、次磷酸铝、聚硅氧烷、聚四氟乙烯按照（3～12）∶（5～15）∶（5～25）∶（0.5～5.0）∶（0.1～2.0）的重量比组成。本发明的环保型阻燃PA6材料在获得较好的阻燃效果的同时，生产成本较低，尤其是通过聚硅氧烷和聚四氟乙烯与氮磷化合物配合使用，不仅能够提高PA6材料的抗滴落性能，而且能够有效降低PA6材料的摩擦系数，提高滑爽性，从而具有较好的耐磨性，从而在工程领域具有更为广泛的应用。

Description

环保型阻燃PA6材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子材料及其制备方法，具体涉及一种环保型阻燃PA6材料及其制备方法。
背景技术
PA6（又名尼龙6或者聚酰胺6）由于具有热塑性、轻质、韧性好、耐化学品和耐久性好等特性，尤其是具有良好的耐磨性、自润滑性和耐溶剂性，是电子电气工业、轨道交通车辆结构部件用量较大的工程塑料之一。但是PA6的极限氧指数只有22%左右，因此，需要对其进行必要的阻燃改性。
现有的阻燃PA6主要包括溴/锑阻燃PA6（如中国专利文献CN102146207A和中国专利文献CN103102680A）和环保型阻燃PA6（如中国专利文献CN101684196A、中国专利文献CN102558850A、中国专利文献CN102898683A、中国专利文献CN103788638A、中国专利文献CN104004347A等）。
溴/锑阻燃PA6的优点在于：采用较少的阻燃剂即可获得较好的阻燃效果；缺点则是：燃烧时产生大量的腐蚀性有毒气体及烟尘，易产生次生灾害。环保型阻燃PA6的优点在于：无有毒有害气体产生；缺点则是：需要大量的阻燃剂才能获得较好的阻燃效果。
然而，对于阻燃PA6而言，最大的问题在于：经阻燃改性后的摩擦系数增加、耐磨性降低、脆性增大，限制了其在工程领域中的应用。
发明内容
本发明的目的之一在于解决上述问题，提供一种在获得较好的阻燃效果的同时，生产成本较低、耐摩性较好的环保型阻燃PA6材料。
本发明的另一目的在于提供上述环保型阻燃PA6材料的制备方法。
实现本发明目的之一的技术方案是：一种环保型阻燃PA6材料，它是由下述重量份的组分制成：PA6树脂100份，复合阻燃剂10～40份，相容增韧剂1～10份。
所述的复合阻燃剂由双磷酸季戊四醇酯密胺盐（MPP）、三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）、次磷酸铝、聚硅氧烷、聚四氟乙烯按照（3～12）∶（5～15）∶（5～25）∶（0.5～5.0）∶（0.1～2.0）的重量比组成，优选按照（5～9）∶（7～9）∶（9～18）∶（1.3～2.0）∶（0.4～1.0）的重量比组成。
为了提高环保型阻燃PA6材料的力学性能，所述的相容增韧剂优选为由MBS（甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-三元共聚物）接枝马来酸酐的接枝共聚物。
实现本发明另一目的的技术方案是：上述环保型阻燃PA6材料的制备方法，具有以下步骤：①将按照配方称取的PA6树脂、复合阻燃剂、相容增韧剂倒入高速混合机中混合，直至混合所产生的摩擦热使得物料温度升高至90℃～110℃，出料冷却；②将冷却后的混合物料送入到双螺杆挤出机中熔融挤出，所挤出的条料经水槽冷却、牵引进入切粒机造粒，即得环保型阻燃PA6材料。
上述步骤②中，双螺杆挤出机各区的温度为：T1=140℃～150℃，T2=160℃～170℃，T3=180℃～190℃，T4=190℃～200℃，T5=210℃～220℃，T6=230℃～240℃，T7=230℃～240℃，T8=235℃～240℃，T9=230℃～240℃，T模=220℃～230℃。
本发明具有的积极效果：（1）本发明采用双磷酸季戊四醇酯密胺盐、三聚氰胺氰尿酸盐、次磷酸铝、聚硅氧烷、聚四氟乙烯组成的复合阻燃体系对PA6进行阻燃改性，在用量较少的情况下，即可获得较好的阻燃效果（氧指数大于31，垂直燃烧V-0级）、较低的发烟量低、且无有毒有害气体产生，因此，生产成本较低。（2）本发明的环保型阻燃PA6材料通过聚硅氧烷和聚四氟乙烯与氮磷化合物配合使用，不仅能够提高PA6材料的抗滴落性能，而且能够有效降低PA6材料的摩擦系数，提高滑爽性，从而具有较好的耐磨性，扩大了其在工程领域中的应用。（3）本发明的环保型阻燃PA6材料在不添加玻璃纤维的情况下仍然具有较好的耐高温性，其维卡软化温度能够达到185℃以上。（4）本发明的环保型阻燃PA6材料通过添加接枝改性的MBS相容增韧剂，有效提高了环保型阻燃PA6材料的抗冲击强度，降低了脆性，从而具有更为广泛的应用。（5）本发明的环保型阻燃PA6材料除了复合阻燃体系和相容增韧剂外，无需其它助剂，这样进一步降低了生产成本。
具体实施方式
（实施例1）
本实施例的环保型阻燃PA6材料由下述重量的组分制成：
100kg的PA6树脂，7kg的双磷酸季戊四醇酯密胺盐，7kg的三聚氰胺氰尿酸，9kg的次磷酸铝，2.0kg的聚硅氧烷，0.5kg的聚四氟乙烯以及5kg的由MBS接枝马来酸酐的接枝共聚物。
上述环保型阻燃PA6材料的制备方法具有以下步骤：
①先将100kg的PA6树脂、7kg的双磷酸季戊四醇酯密胺盐、7kg的三聚氰胺氰尿酸、9kg的次磷酸铝、2.0kg的聚硅氧烷、0.5kg的聚四氟乙烯以及5kg的由MBS接枝马来酸酐的接枝共聚物倒入转速为900转/分钟的高速混合机中混合，直至混合所产生的摩擦热使得物料温度升高至100℃，出料冷却。
②将冷却后的混合物料送入到双螺杆挤出机中熔融挤出；所挤出的条料经水槽冷却、牵引进入切粒机造粒，即得环保型阻燃PA6材料。
双螺杆挤出机各区的温度为：T1=140℃～150℃，T2=160℃～170℃，T3=180℃～190℃，T4=190℃～200℃，T5=210℃～220℃，T6=230℃～240℃，T7=230℃～240℃，T8=235℃～240℃，T9=230℃～240℃，T模=220～230℃。
（实施例2～实施例6）
各实施例的环保型阻燃PA6材料与实施例1基本相同，不同之处在于各组分的重量配比，具体见表1。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
PA6树脂 100kg 100kg 100kg 100kg 100kg 100kg
MPP 7kg 5kg 6kg 7kg 9kg 6kg
MCA 7kg 8kg 7kg 9kg 9kg 7kg
次磷酸铝 9kg 11kg 14kg 12kg 15kg 18kg
聚硅氧烷 2.0kg 1.5kg 1.3kg 1.8kg 1.5kg 1.5kg
聚四氟乙烯 0.5kg 0.5kg 0.4kg 0.4kg 0.8kg 1.0kg
相容增韧剂 5kg 5kg 5kg 5kg 8kg 8kg
（应用例）
将实施例1～实施例6制得的环保型阻燃PA6材料采用注塑成型机注塑标准试样，并按国家标准对该标准试样进行相关性能测试，测试结果见表2。
表2
测试性能 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
拉伸强度/MPa 51.26 50.82 48.43 49.31 48.17 46.49
悬臂梁抗缺口冲击强度/KJ·m-2 6.88 6.91 5.57 6.12 7.76 7.26
弯曲强度/MPa 75.68 71.82 74.93 73.64 69.65 67.24
弯曲模量/MPa 2178 2166 2437 2417 2189 2085
氧指数/% 31.2 31.6 31.5 31.4 32.7 33.2
垂直燃烧 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
微卡软化温度/℃ 186 189 188 191 187 187
摩擦系数 0.182 0.181 0.192 0.191 0.162 0.160
抗滴落性能 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
（对比例1～对比例3）
各对比例的环保型阻燃PA6材料与实施例1基本相同，不同之处在于各组分的重量配比，具体见表3。
表3
实施例1 对比例1 对比例2 对比例3
PA6树脂 100kg 100kg 100kg 100kg
MPP 7kg 7kg 7kg 7kg
MCA 7kg 7kg 7kg 7kg
次磷酸铝 9kg 9kg 9kg 9kg
聚硅氧烷 2.0kg - 2.0kg -
聚四氟乙烯 0.5kg 0.5kg - -
相容增韧剂 5kg 5kg 5kg 5kg
（对比应用例）
将对比例1～对比例3制得的环保型阻燃PA6材料采用注塑成型机注塑标准试样，并按国家标准对该标准试样进行相关性能测试，测试结果见表4。
表4
测试性能 实施例1 对比例1 对比例2 对比例3
拉伸强度/MPa 51.26 52.55 51.87 53.26
悬臂梁抗缺口冲击强度/KJ·m-2 6.88 7.03 6.75 7.15
弯曲强度/MPa 75.68 77.21 77.69 78.25
弯曲模量/MPa 2178 2353 2429 2517
氧指数/% 31.2 30.1 30.5 27.7
垂直燃烧 V-0 V-0 V-0 V-1
微卡软化温度/℃ 186 167 172 158
摩擦系数 0.182 0.569 0.436 0.832
抗滴落性能 V-0 V-0 V-1 V-1

Claims (4)

1.一种环保型阻燃PA6材料，其特征在于它是由下述重量份的组分制成：
PA6树脂100份，复合阻燃剂10～40份，相容增韧剂1～10份；
所述的复合阻燃剂由双磷酸季戊四醇酯密胺盐、三聚氰胺氰尿酸盐、次磷酸铝、聚硅氧烷、聚四氟乙烯按照（3～12）∶（5～15）∶（5～25）∶（0.5～5.0）∶（0.1～2.0）的重量比组成；
所述的相容增韧剂为由MBS接枝马来酸酐的接枝共聚物。
2.根据权利要求1所述的环保型阻燃PA6材料，其特征在于：所述的复合阻燃剂由双磷酸季戊四醇酯密胺盐、三聚氰胺氰尿酸盐、次磷酸铝、聚硅氧烷、聚四氟乙烯按照（5～9）∶（7～9）∶（9～18）∶（1.3～2.0）∶（0.4～1.0）的重量比组成。
3.权利要求1或2所述环保型阻燃PA6材料的制备方法，其特征在于具有以下步骤：
①将按照配方称取的PA6树脂、复合阻燃剂、相容增韧剂倒入高速混合机中混合，直至混合所产生的摩擦热使得物料温度升高至90℃～110℃，出料冷却；
②将冷却后的混合物料送入到双螺杆挤出机中熔融挤出，所挤出的条料经水槽冷却、牵引进入切粒机造粒，即得环保型阻燃PA6材料。
4.根据权利要求3所述的环保型阻燃PA6材料的制备方法，其特征在于：步骤②中，双螺杆挤出机各区的温度为：T1=140℃～150℃，T2=160℃～170℃，T3=180℃～190℃，T4=190℃～200℃，T5=210℃～220℃，T6=230℃～240℃，T7=230℃～240℃，T8=235℃～240℃，T9=230℃～240℃，T模=220℃～230℃。
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