CN105037715A - 一种阻燃尼龙610的制备方法及其牙刷丝 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻燃尼龙610的制备方法，以及用该阻燃尼龙610制备的牙刷丝。将等摩尔比的癸二酸与己二胺混合中和，形成酰胺盐，并配成酰胺盐水溶液；将反应性阻燃剂、催化剂和抗氧剂依次加入反应体系中，反应体系升温升压至，持续反应；反应结束后，进行脱水，脱水后降至常温常压，制得阻燃尼龙610。将制得的阻燃尼龙610纺丝得到阻燃尼龙610牙刷丝。本发明公开的一种阻燃尼龙610的制备方法具有生产工艺简单、成本低的优点，此外通过高压进行制备，有效地缩短了成型周期，提高了生产效率。本发明制得的阻燃尼龙610具有稳定性好、无毒、阻燃性能好等优点，可消除牙刷丝在生产、储存、使用过程中存在的易燃隐患。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种阻燃尼龙610的制备方法，以及用该阻燃尼龙610制备的牙刷丝。
背景技术
聚酰胺俗称尼龙,自美国杜邦(DuPont)公司在1930年推出至今,已发展成为世界上品种最多、应用最广的工程塑料,总产量居于世界工程塑料的首位。主要品种有:尼龙-6、尼龙-66、尼龙-610、尼龙-12、尼龙-1010、尼龙-43等。目前，尼龙610由于刚性适中、抗倒毛性能较好，可以延长牙刷的使用寿命，因此尼龙610树脂逐步取代尼龙66、尼龙1010树脂，越来越多用于牙刷丝的制造。但目前牙刷丝普遍不阻燃，氧指数较低。如申请号为2005100281881的发明专利公开了一种用于牙刷丝的材料及其制备方法，该发明通过在普通尼龙(尼龙6、尼龙66)聚合时加入长碳链尼龙树脂，利用酰胺基交换反应，在普通尼龙里引入吸水率非常低的长碳链尼龙链段；并用含有单个能与聚酰胺共聚的基团和憎水基团的单体对聚酰胺进行封端；加入成核剂以提高尼龙结晶度。使普通尼龙的48h饱和吸水率由7％下降至2％或更低。另外还改进了普通尼龙的成型收缩率，保持了尼龙良好的耐磨性和弹性回复性，其模量与尼龙612相当，保证了其刷丝在丝径相同的情况下，口感和功用与尼龙612刷丝相同。申请号为201310121912X的发明专利公开了一种含天然抗菌成分的尼龙牙刷丝配方，该配方由以下成分按重量份组成：尼龙100份、呋喃香豆素3-6份、β-谷甾醇3-6份、硫酸盐混合物4-5份。该发明的尼龙牙刷丝含有天然抗菌成分，抗菌效果持久，使用寿命长，无任何毒副作用。从报道的资料看均未涉及牙刷丝的阻燃性，致使牙刷丝在生产、储存、使用过程中存在易燃隐患。研发成本较低的阻燃尼龙610及其牙刷丝具有重要的应用意义。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种阻燃尼龙610的制备方法，以及用该阻燃尼龙610制得的牙刷丝，该牙刷丝具有良好的阻燃性和耐磨性。
本发明是通过以下技术方案实现的：
将等摩尔比的癸二酸与己二胺混合中和，形成酰胺盐，并配成酰胺盐水溶液；将反应性阻燃剂、催化剂和抗氧剂依次加入反应体系中，反应体系升温至220～255℃，升压至1.2～1.8MPa，持续反应1～3小时；反应结束后，体系继续升温至240℃～260℃进行脱水，脱水后降至常温常压，制得阻燃尼龙610。
本发明进一步改进方案是：
所述反应性阻燃剂为双(4-羧苯基)苯基氧化膦、双(4-羟苯基)苯基氧化膦、4-羟基二苯基氧化膦中一种或两种以上混合。
所述催化剂为碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸三钠、磷酸一氢钠或磷酸二氢钠中一种或两种以上混合。
所述抗氧剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或氯化亚锡中一种或两种以上混合。
所述酰胺盐、反应性阻燃剂、催化剂和抗氧剂的重量份配比为100:5～10:0.05～0.5:0.05～0.2。
所述脱水温度为250℃～260℃；所述酰胺盐水溶液固含量为50%～70%；所述常温为20-30℃，所述常压为一个标准大气压0.1MPa。
将制得的阻燃尼龙610按常规方法纺丝即可得到阻燃尼龙610牙刷丝。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1）本发明所使用的阻燃剂为反应性阻燃剂，作为一种反应单体参加反应，并以化学键的形式结合到尼龙610的主链或侧链上去，使尼龙610本身含有阻燃成分，稳定性好，无毒，适合做牙刷丝；
2）本发明制得的阻燃尼龙610牙刷丝具有良好的阻燃性，氧指数达到27%以上，达到难燃级别；
3）除了良好的阻燃性以外，本发明制得的阻燃尼龙610牙刷丝具有较好的耐磨性；本发明制得的阻燃尼龙610牙刷丝由于反应性阻燃剂提高了分子间作用力，因此具有较好的耐磨性，磨损率比纯尼龙610牙刷丝减少8倍以上，可以大大提高牙刷丝的使用寿命；
4）本发明中阻燃尼龙610通过高压进行制备，有效地缩短了成型周期，提高了生产效率。
具体实施方式
在实施例中氧指数按照GB/T10707-2008(氧指数测定仪燃烧测试方法）进行测定，磨损率测试在MM-200磨损试验机上按GB3960-1983进行。
实施例1
首先在高压反应釜中将36.5g的己二胺与63.5g的癸二酸中和成60%固含量的酰胺盐水溶液，然后加入5.0g双(4-羧苯基)苯基氧化膦，0.06g碳酸钠，0.07g辛酸亚锡，将反应体系升温至224℃，压力1.3MPa，保压3h；随后温度升温至258℃，脱水，降至常温常压，制得阻燃尼龙610。按常规方法，将阻燃尼龙610纺丝，得到阻燃尼龙610牙刷丝。该阻燃尼龙610牙刷丝的氧指数为27.1%，磨损率为0.35×10-6mm3/Nm。
实施例2
首先在高压反应釜中将36.5g的己二胺与63.5g的癸二酸中和成60%固含量的酰胺盐水溶液，然后加入7.5g双(4-羟苯基)苯基氧化膦，0.20g碳酸氢钠，0.12g二月桂酸二丁基锡，将反应体系升温至232℃，压力1.4MPa，保压2.5h；随后温度升温至250℃，脱水，降至常温常压，制得阻燃尼龙610。按常规方法，将阻燃尼龙610纺丝，得到阻燃尼龙610牙刷丝。该阻燃尼龙610牙刷丝的氧指数为27.5%，磨损率为0.31×10-6mm3/Nm。
实施例3
首先在高压反应釜中将36.5g的己二胺与63.5g的癸二酸中和成60%固含量的酰胺盐水溶液，然后加入10g4-羟基二苯基氧化膦，0.48g磷酸三钠，0.19g氯化亚锡，将反应体系升温至255℃，压力1.7MPa，保压1.2h；随后温度升温至258℃，同时脱水，降至常温常压，制得阻燃尼龙610。按常规方法，将阻燃尼龙610纺丝，得到阻燃尼龙610牙刷丝。该阻燃尼龙610牙刷丝的氧指数为27.7%，磨损率为0.28×10-6mm3/Nm。
对比例1
首先在高压反应釜中将36.5g的己二胺与63.5g的癸二酸中和成60%固含量的酰胺盐水溶液，然后加入0.05g碳酸钠，0.07g辛酸亚锡，将反应体系升温至224℃，压力1.3MPa，保压3h；随后温度升温至258℃，脱水，降至常温常压，制得尼龙610，按照常规方法，将尼龙610纺丝即得到尼龙610牙刷丝。该尼龙610牙刷丝的氧指数为24.6%，磨损率为2.9×10-6mm3/Nm。
Claims (8)
1.一种阻燃尼龙610的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将等摩尔比的癸二酸与己二胺混合中和，形成酰胺盐，并配成酰胺盐水溶液；将反应性阻燃剂、催化剂和抗氧剂依次加入反应体系中，反应体系升温至220～255℃，升压至1.2～1.8MPa，持续反应1～3小时；反应结束后，体系继续升温至240℃～260℃进行脱水，脱水后降至常温常压，制得阻燃尼龙610。
2.如权利要求1所述的一种阻燃尼龙610的制备方法，其特征在于：所述反应性阻燃剂为双(4-羧苯基)苯基氧化膦、双(4-羟苯基)苯基氧化膦、4-羟基二苯基氧化膦中一种或两种以上混合。
3.如权利要求1所述的一种阻燃尼龙610的制备方法，其特征在于：所述催化剂为碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸三钠、磷酸一氢钠或磷酸二氢钠中一种或两种以上混合。
4.如权利要求1所述的一种阻燃尼龙610的制备方法，其特征在于：所述抗氧剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或氯化亚锡中一种或两种以上混合。
5.如权利要求1所述的一种阻燃尼龙610的制备方法，其特征在于：所述酰胺盐、反应性阻燃剂、催化剂和抗氧剂的重量份配比为100:5～10:0.05～0.5:0.05～0.2。
6.如权利要求1所述的一种阻燃尼龙610的制备方法，其特征在于：所述脱水温度为250℃～260℃。
7.如权利要求1所述的一种阻燃尼龙610的制备方法，其特征在于：所述酰胺盐水溶液固含量为50%～70%。
8.用权利要求1至7任一项制得的阻燃尼龙610纺丝得到阻燃尼龙610牙刷丝。
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