CN105219069A

CN105219069A - 阻燃尼龙、其制备方法及应用

Info

Publication number: CN105219069A
Application number: CN201410714687.5A
Authority: CN
Inventors: 陈勋森
Original assignee: SHANGHAI NYTEX COMPOSITES PRODUCT CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI NYTEX COMPOSITES PRODUCT CO Ltd
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-01-06

Abstract

本发明公开了阻燃尼龙、其制备方法及应用。本发明提供了一种阻燃尼龙，其原料包括下述重量百分比的组分：尼龙树脂30％-80％、红磷阻燃剂1％-20％、无机物复合物1％-10％、润滑剂0.1％-3％、抗氧化剂0.1％-1％、增强改性剂1％-50％、表面改性剂0.1％-3％，所述无机物复合物包括硼酸锌和滑石粉，其中，硼酸锌和滑石粉的重量比为(1-3):(1-5)。本发明制得的阻燃尼龙除了具有良好的机械性能外，阻燃达到UL94？V0，电气性能如灼热丝燃烧指数GWFI达到960℃，可广泛应用于电子电气领域，如低压真空接触器、断路器、低压开关、插头、继电器外壳、薄壁电子电气元件等。

Description

阻燃尼龙、其制备方法及应用

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种阻燃尼龙、其制备方法及应用。

背景技术

尼龙具有高强度、耐磨、耐溶剂、自润滑性好和使用温度范围广等优点，是用途最广的工程塑料之一。阻燃尼龙材料除了具有这些优异的综合力学性能外，其阻燃性能及电绝缘性能使其也广泛应用于各种电子电气设备和家电产品，如低压真空接触器、断路器、低压开关、插头、继电器外壳、薄壁电子电气元件等。

目前使用的红磷母粒，大多是所谓的“微胶囊化红磷”，或叫“包覆红磷”，系在红磷表面包覆一层或几层保护膜。例如，先在红磷上包覆一层Al(OH)₃、Zn(OH)₂等无机层，再包覆一层酚醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂或环氧树脂等有机层，然后再和聚酰胺混合制成母料来使用。这样不仅可以防止红磷颗粒与氧和水接触而产生PH₃，减少燃烧，而且能改善红磷和树脂的相容性，提高制品的物理机械性能。

红磷阻燃尼龙，即是以红磷母粒为阻燃剂的尼龙树脂，不含卤素阻燃剂，顺应世界性的环保要求。红磷具有很高的阻燃效率，但是单独使用红磷需要添加的阻燃剂用量会比较高，而且红磷添加量过大还会引起电气性能下降。

中国专利CN101684196B公开了一种协同阻燃尼龙6的制备方法，通过水溶液进行化学反应获得改性氢氧化镁铝粉料，再与微胶囊红磷及尼龙6熔融共混挤出获得协同阻燃尼龙6母粒。此专利中改性氢氧化镁铝粉料需通过复杂的化学反应，然后经过抽滤，洗涤，烘干等步骤制备，而且作为协效剂添加比例较高，对阻燃尼龙力学性能产生不利影响，专利中应用实例也都为小剂量试验，未有大量生产实例。因此，寻找其他方便易得的阻燃协效剂成为改性阻燃的目标之一。

硼酸锌作为无机阻燃剂广泛应用于塑料改性中，通常作为阻燃协效剂与其他阻燃剂复配，但是添加量往往较大，如中国专利CN101560314A中作为无机阻燃剂添加10-20份与Al(OH)₃和Mg(OH)₂复合物，三聚氰胺氰尿酸盐复配阻燃聚烯烃材料用于电线电缆和热收缩套管中。常用的硼酸锌含有结晶水，在300℃左右会释放出水，因此在加工温度较高的塑料中应用时，如果添加量过大，很容易造成材料表面不良，有流痕。而且所获得的材料的物性也会有很大的下降。

因此，寻找成本低、电气性能好、阻燃率高的阻燃剂是现在急需解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服单一使用红磷母粒阻燃剂需要添加量大、成本高、而且会引起力学性能和电器性能下降等缺点，而提供一种阻燃尼龙、其制备方法及应用。本发明通过在阻燃尼龙中添加无机物复合物，降低了红磷母粒用量，维持阻燃V0前提下，成本降低，而且所添加的无机物复合物制备方法简单，方便易得，无需进行复杂的化学反应获得。同时制得的阻燃尼龙还具有优异的电气性能，灼热丝燃烧指数GWFI达到960℃，拓宽了红磷阻燃尼龙在电子电气领域的应用范围。而且本发明可通过常规设备和方法制得，易于商业化生产。

本发明提供了一种阻燃尼龙，其原料包括下述重量百分比的组分：尼龙树脂30％-80％、红磷阻燃剂1％-20％、无机物复合物1％-10％、润滑剂0.1％-3％、抗氧化剂0.1％-1％、增强改性剂1％-50％、表面改性剂0.1％-3％，所述无机物复合物包括硼酸锌和滑石粉，其中，硼酸锌和滑石粉的重量比为(1-3):(1-5)。

本发明中，所述的阻燃尼龙中，所述的无机物复合物较佳的还包括无机物A，所述的无机物A为氧化锌，氧化铁、碳酸钙、玻璃微珠、硅灰石和高岭土中的一种或几种。硼酸锌、滑石粉和无机物A的重量比为(1-3):(1-5):(0-2)，不包括0。

本发明中，所述的阻燃尼龙，其原料较佳的包括下述重量百分比的组分：尼龙树脂35％-75％、红磷阻燃剂2％-18％、无机物复合物1％-8％、润滑剂0.1％-1.5％、抗氧化剂0.1％-0.8％、增强改性剂5％-40％、表面改性剂0.5％-2.5％。

本发明中，所述的阻燃尼龙，其原料更佳的包括下述重量百分比的组分：尼龙树脂41％-70％、红磷阻燃剂4％-15％、无机物复合物1％-8％、润滑剂0.3％-1.2％、抗氧化剂0.2％-0.6％、增强改性剂10％-35％、表面改性剂0.5％-2.0％。

本发明中，所述的阻燃尼龙，其原料最佳的包括下述重量百分比的组分：尼龙树脂55％-65％、红磷阻燃剂6％-12％、无机物复合物6％-8％、润滑剂0.3％-1.2％、抗氧化剂0.3％-0.5％、增强改性剂20％-30％、表面改性剂0.5％-1.0％。

本发明提供了一种阻燃尼龙，其原料由下述重量百分比的组分组成：尼龙树脂30％-80％、红磷阻燃剂1％-20％、无机物复合物1％-10％、润滑剂0.1％-3％、抗氧化剂0.1％-1％、增强改性剂1％-50％、表面改性剂0.1％-3％，所述无机物复合物为硼酸锌和滑石粉，其中，硼酸锌和滑石粉的重量比为(1-3):(1-5)。

本发明提供了一种阻燃尼龙，其原料由下述重量百分比的组分组成：尼龙树脂30％-80％、红磷阻燃剂1％-20％、无机物复合物1％-10％、润滑剂0.1％-3％、抗氧化剂0.1％-1％、增强改性剂1％-50％、表面改性剂0.1％-3％，所述无机物复合物为硼酸锌、滑石粉和无机物A，所述的无机物A为氧化锌，氧化铁、碳酸钙、玻璃微珠、硅灰石和高岭土中的一种或几种，其中，硼酸锌、滑石粉和无机物A的重量比为(1-3):(1-5):(0-2)，不包括0。

本发明中，所述的尼龙树脂可以为本领域中的常规尼龙树脂，较佳的为尼龙66(PA66)和/或尼龙6(PA6)。

本发明中，所述的红磷阻燃剂可以为本领域中常规的红磷母粒阻燃剂。

本发明中，所述的润滑剂可以为本领域中的常规润滑剂，较佳的为乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)，改性乙撑双硬脂酸酰胺(改性EBS)，聚乙烯蜡和硬脂酸盐中的一种或几种。所述的硬脂酸盐是指硬脂酸与碱形成的盐，如硬脂酸锌，硬脂酸铝或硬脂酸锂等。

本发明中，所述抗氧化剂可以为本领域中常规的抗氧化剂，较佳的为抗氧剂1010，抗氧化剂1098和抗氧化剂168中的一种或多种。

本发明中，所述的增强改性剂可以为本领域中常规的增强改性剂，较佳的为无碱玻璃纤维。

本发明中，所述的表面改性剂可以为本领域中的常规表面改性剂，例如硅酮粉、硅酮母粒或乙烯-醋酸乙烯酯等。

本发明还提供了所述的阻燃尼龙的制备方法，其包括以下步骤：在双螺杆挤出机的主喂料口加入所述的尼龙树脂，在第一侧喂料口中加入下述组分的混合物：所述的红磷阻燃剂、所述的无机物复合物、所述的润滑剂、所述的抗氧化剂和所述的表面改性剂，在第二侧喂料口中加入所述的增强改性剂，熔融挤出，冷却，切粒，得到所述的阻燃尼龙材料即可。

其中，所述的混合物较佳地通过高速混合机混合得到。

其中，所述的熔融挤出采用本领域聚酰胺复合材料的常规挤出条件进行。所述熔融挤出的温度较佳地为230℃-280℃。所述的熔融挤出一般在双螺杆挤出机中进行。所述双螺杆挤出机的温度由主喂料口到模头较佳地分别为：210-240℃、230-275℃、250-280℃、250-280℃、245-275℃、245-270℃、240-265℃、235-260℃，模头温度为230-260℃。

本发明还提供了所述的阻燃尼龙在电子电气设备和家电产品中的应用。所述的电子电气设备和家电产品较佳地为低压真空接触器、断路器、低压开关、插头、继电器外壳或薄壁电子电气元件等。

在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：本发明的阻燃尼龙采用无机物复合物与红磷阻燃剂搭配，该无机物复合物来源广泛，廉价易得，调整无机物复合物与红磷阻燃剂比例，可降低红磷阻燃剂用量，制得的阻燃尼龙成本降低。本发明制得的阻燃尼龙除了具有良好的机械性能外，阻燃达到UL94V0，电气性能如灼热丝燃烧指数GWFI达到960℃，可广泛应用于电子电气领域，如低压真空接触器、断路器、低压开关、插头、继电器外壳、薄壁电子电气元件等。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

PA66购于平顶山神马公司，型号为EPR27LW，相对粘度2.7。

PA6购于台湾集盛，型号为TP-4407，相对粘度2.7。

红磷母粒购于桐城市信得新材料有限公司，型号为FR4240H。

实施例1-3：

表1为实施例1-3阻燃尼龙原料配比及所得阻燃尼龙的性能参数。实施例1-3阻燃尼龙的制备方法为：将配比方案中除尼龙树脂和增强改性剂外的其它所有组分加入高速混合机中混合均匀，取出。从双螺杆挤出机的主喂料口加入尼龙树脂，在第一侧喂料口加入经高速混合机混合的物料，再在第二侧喂料口加入增强改性剂，使技术方案中的所有物料在双螺杆挤出机中混合均匀，挤出机温度控制在230℃-280℃，所述双螺杆挤出机的温度由主喂料口到模头较佳地分别为：210-240℃、230-275℃、250-280℃、250-280℃、245-275℃、245-270℃、240-265℃、235-260℃，模头温度为230-260℃。挤出，冷却，切粒，得到本发明所需阻燃尼龙。按表1所述标准测试所得阻燃尼龙的性能参数。同时表1也列出阻燃尼龙对比例1-3进行对比。

表1

从表1可以看出，发明采用无机物复合物协同红磷母粒制得的阻燃尼龙同等比例红磷阻燃剂制得的阻燃尼龙相比，阻燃达到V0，灼热丝燃烧指数GWFI达960℃，而不添加无机物复合物的对比例3红磷阻燃尼龙阻燃仅为HB，GWFI仅为900℃。可见，本发明的阻燃尼龙阻燃效果和电气性能大大提高。

Claims

1.一种阻燃尼龙，其特征在于：其原料包括下述重量百分比的组分：尼龙树脂30％-80％、红磷阻燃剂1％-20％、无机物复合物1％-10％、润滑剂0.1％-3％、抗氧化剂0.1％-1％、增强改性剂1％-50％、表面改性剂0.1％-3％，所述无机物复合物包括硼酸锌和滑石粉，其中，硼酸锌和滑石粉的重量比为(1-3):(1-5)。

2.如权利要求1所述的阻燃尼龙，其特征在于：所述的无机物复合物还包括无机物A，所述的无机物A为氧化锌，氧化铁、碳酸钙、玻璃微珠、硅灰石和高岭土中的一种或几种，所述的硼酸锌、滑石粉和无机物A的重量比为(1-3):(1-5):(0-2)，不包括0。

3.如权利要求1或2所述的阻燃尼龙，其特征在于：所述的阻燃尼龙，其原料包括下述重量百分比的组分：尼龙树脂35％-75％、红磷阻燃剂2％-18％、无机物复合物1％-8％、润滑剂0.1％-1.5％、抗氧化剂0.1％-0.8％、增强改性剂5％-40％、表面改性剂0.5％-2.5％。

4.如权利要求3所述的阻燃尼龙，其特征在于：所述的阻燃尼龙，其原料包括下述重量百分比的组分：尼龙树脂41％-70％、红磷阻燃剂4％-15％、无机物复合物1％-8％、润滑剂0.3％-1.2％、抗氧化剂0.2％-0.6％、增强改性剂10％-35％、表面改性剂0.5％-2.0％。

5.如权利要求4所述的阻燃尼龙，其特征在于：所述的阻燃尼龙，其原料包括下述重量百分比的组分：尼龙树脂55％-65％、红磷阻燃剂6％-12％、无机物复合物6％-8％、润滑剂0.3％-1.2％、抗氧化剂0.3％-0.5％、增强改性剂20％-30％、表面改性剂0.5％-1.0％。

6.如权利要求1所述的阻燃尼龙，其特征在于：其原料由下述重量百分比的组分组成：尼龙树脂30％-80％、红磷阻燃剂1％-20％、无机物复合物1％-10％、润滑剂0.1％-3％、抗氧化剂0.1％-1％、增强改性剂1％-50％、表面改性剂0.1％-3％，所述无机物复合物为硼酸锌和滑石粉，其中，硼酸锌和滑石粉的重量比为(1-3):(1-5)；

和/或，其原料由下述重量百分比的组分组成：尼龙树脂30％-80％、红磷阻燃剂1％-20％、无机物复合物1％-10％、润滑剂0.1％-3％、抗氧化剂0.1％-1％、增强改性剂1％-50％、表面改性剂0.1％-3％，所述无机物复合物为硼酸锌、滑石粉和无机物A，所述的无机物A为氧化锌，氧化铁、碳酸钙、玻璃微珠、硅灰石和高岭土中的一种或几种，其中，硼酸锌、滑石粉和无机物A的重量比为(1-3):(1-5):(0-2)，不包括0。

7.如权利要求1所述的阻燃尼龙，其特征在于：所述的尼龙树脂为尼龙66和/或尼龙6；

和/或，所述的红磷阻燃剂为红磷母粒阻燃剂；

和/或，所述的润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺，改性乙撑双硬脂酸酰胺，聚乙烯蜡和硬脂酸盐中的一种或几种；

和/或，所述抗氧化剂为抗氧剂1010，抗氧化剂1098和抗氧化剂168中的一种或多种；

和/或，所述的增强改性剂为无碱玻璃纤维；

和/或，所述的表面改性剂为硅酮粉、硅酮母粒或乙烯-醋酸乙烯酯。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的阻燃尼龙的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：在双螺杆挤出机的主喂料口加入所述的尼龙树脂，在第一侧喂料口中加入下述组分的混合物：所述的红磷阻燃剂、所述的无机物复合物、所述的润滑剂、所述的抗氧化剂和所述的表面改性剂，在第二侧喂料口中加入所述的增强改性剂，熔融挤出，冷却，切粒，得到所述的阻燃尼龙材料即可。

9.如权利要求8所述的阻燃尼龙的制备方法，其特征在于：所述的混合物通过高速混合机混合得到；

和/或，所述熔融挤出的温度为230℃-280℃；

和/或，所述的熔融挤出在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机的温度由主喂料口到模头分别为：210-240℃、230-275℃、250-280℃、250-280℃、245-275℃、245-270℃、240-265℃、235-260℃，模头温度为230-260℃。

10.一种如权利要求1-7任一项所述的阻燃尼龙在电子电气设备和家电产品中的应用；所述的电子电气设备和家电产品较佳地为低压真空接触器、断路器、低压开关、插头、继电器外壳或薄壁电子电气元件。