CN105694443B - 一种无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料及其制备方法，无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料包括以下组分及重量份含量：尼龙6基材50‑70份、焦磷酸哌嗪10‑20份、复配阻燃剂5‑10份、偶联剂0.5‑1份、相容剂0.5‑1份、抗氧剂0.5‑1份及玻璃纤维10‑30份。与现有技术相比，本发明制得的阻燃玻纤增强尼龙6材料不含卤素、阻燃效果好、PH3排放量低，能达到UL94V‑0级。

Description

一种无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料及其制备方法
技术领域
本发明属于阻燃材料技术领域，涉及一种无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料及其制备方法。
背景技术
尼龙6具有力学强度高、电气性能好、加工流动性好、耐磨耐油、耐弱碱及耐极性有机溶剂腐蚀等优点，广泛的应用于汽车及电子电气领域。然而尼龙6仍存在吸水率高、热变形温度低、尺寸稳定性差及容易燃烧等缺陷。现今解决这类缺陷较为常用的方式是在尼龙6中添加玻纤。玻纤增强的尼龙6降低了材料的吸水性、热变形温度得到提高，尺寸稳定性也相应增加。但是却引入了一个新的问题，即“烛芯效应”，这使得玻纤增强的尼龙6更易燃烧。并且玻纤增强尼龙6燃烧热值高、燃烧时热释放速率大、火焰传播快、不易熄灭。对人们的生命及财产安全形成了巨大的威胁，限制了其在电子电器及汽车领域中的应用。
次磷酸盐体系阻燃玻纤增强尼龙是现今研究的热点，具有优异的阻燃效果。次磷酸盐是该体系中的主要阻燃成份，占有相当大的比例。然而次磷酸盐在燃烧时会释放出PH3，危害人们的生命安全，造成环境污染。因此，在保持该体系阻燃效果的前提下，如何降低PH3释放量是亟待研究的课题。
中国专利CN 104559151 A公布了一种无卤阻燃玻纤增强尼龙材料及其制备方法。无卤阻燃玻纤增强尼龙材料按质量百分含量由以下组分组成：PA644-70％；无卤阻燃剂15-25％；偶联剂0.2-0.4％；抗氧剂0.2-0.4％；润滑剂0.3-0.5％；玻璃纤维10-30％。其无卤阻燃剂由水滑石与红磷复配而成，水滑石为镁铝碳酸根型水滑石和/或锌镁铝碳酸根型水滑石，其燃烧时仍然会释放出PH3。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种阻燃效果好的无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料及其制备方法，本发明的无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料能有效降低次磷酸盐体系释放PH3等问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料，包括以下组分及重量份含量：尼龙6基材50-70份、焦磷酸哌嗪10-20份、复配阻燃剂5-10份、偶联剂0.5-1份、相容剂0.5-1份、抗氧剂0.5-1份及玻璃纤维10-30份。
所述的焦磷酸哌嗪为粒径10-30μm的焦磷酸哌嗪。
所述的复配阻燃剂为次磷酸盐。
所述的次磷酸盐选自次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、苯基次磷酸铝或甲基乙基次磷酸铝中的任意一种。
所述的偶联剂选自硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的任意一种或两种。
所述的相容剂选自马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯高聚物、丙烯酸接枝乙烯-乙酸乙烯高聚物、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、丙烯酸接枝苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、丙烯酸接枝乙烯-辛烯共聚物或马来酸酐接枝异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的任意一种。
所述的抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚或四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的任意一种。
所述的玻璃纤维为长度为3-6mm的短玻纤。
一种无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料的制备方法，按重量份，将焦磷酸哌嗪10-20份及次磷酸盐5-10份先在高速混合机中混合得到无卤膨胀阻燃剂，再加入尼龙6基材50-70份、偶联剂0.5-1份、相容剂0.5-1份、抗氧剂0.5-1份、玻璃纤维10-30份，经挤出机混炼，得到无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料。在得到无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料以后，可以经注塑机注塑为标准样条进行材料性能测试。
所述的混炼温度为220-250℃。所述的注塑温度为220-250℃。
焦磷酸哌嗪具有较高的热稳定性和成炭性，能同时作用于凝聚相和气相，阻燃效率高且不释放PH3。因此本发明将焦磷酸哌嗪与次磷酸盐复配得到无卤膨胀阻燃剂，再用无卤膨胀阻燃剂制备得到无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料，本发明制得的无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料可以明显降低PH3的释放，同时阻燃等级也能达到UL94V-0级。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
1)将焦磷酸哌嗪与次磷酸盐复配，两者具有较好的协效阻燃作用和相容性，对玻纤增强尼龙6材料不仅具有良好的阻燃效果，同时还保留了材料本身的优异性能；
2)在阻燃剂体系中引入焦磷酸哌嗪作为主要成分，在达到一定阻燃效果的同时有效降低了单一次磷酸盐体系中PH3的释放量；
3)无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料的制备方法简单，原料来源广泛，经济成本低，制得的无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料的相容性好、无析出、绿色环保，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1与对比例2所得玻纤增强尼龙6的PH3释放量曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1-8：
参见表1，按表1所例数据，将焦磷酸哌嗪、次磷酸盐先在高速混合机中预混合得到无卤阻燃剂，再加入尼龙6基材50-70份、偶联剂0.5-1份、相容剂0.5-1份、抗氧剂0.5-1份、玻璃纤维10-30份经挤出机混炼，混炼温度为220-250℃，然后注塑制样，测试性能。所得结果也总结于表1，与比较例1和比较例2比较，可以看出本发明在阻燃性能方面均能达到UL94V-0级。
比较例1：
参见表1，按表1所例数据，将尼龙6基材70份、玻璃纤维30份经挤出机混炼，混炼温度为220-250℃，然后注塑制样，测试性能。所得结果总结于表1。
比较例2：
参见表1，按表1所例数据，将尼龙6基材50份、市售次磷酸铝体系阻燃剂17.5份、玻璃纤维30份、偶联剂1份、相容剂1份、抗氧剂0.5份经挤出机混炼，混炼温度为220-250℃，然后注塑制样，测试性能。所得结果总结于表1。
表1
比较例2制得的无卤阻燃玻纤增强尼龙6和实施例1制得的无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料，通过热失重-红外联用测试材料在燃烧时PH3的释放强度。图中1表示以市售次磷酸铝体系阻燃的玻纤增强尼龙6的PH3释放量曲线(比较例2)，图中2表示实施例1的PH3释放量对比曲线。实施例1制得的无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料的PH3释放量峰值相比于比较例2下降了36.5％。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料，其特征在于，包括以下组分及重量份含量：尼龙6基材50-70份、焦磷酸哌嗪10-20份、复配阻燃剂5-10份、偶联剂0.5-1份、相容剂0.5-1份、抗氧剂0.5-1份及玻璃纤维10-30份；
所述的复配阻燃剂为次磷酸盐，所述的偶联剂选自硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的任意一种或两种，所述的抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚或四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料，其特征在于，所述的焦磷酸哌嗪为粒径10-30μm的焦磷酸哌嗪。
3.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料，其特征在于，所述的次磷酸盐选自次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、苯基次磷酸铝或甲基乙基次磷酸铝中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料，其特征在于，所述的相容剂选自马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯高聚物、丙烯酸接枝乙烯-乙酸乙烯高聚物、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、丙烯酸接枝苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、丙烯酸接枝乙烯-辛烯共聚物或马来酸酐接枝异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料，其特征在于，所述的玻璃纤维为长度为3-6mm的短玻纤。
6.一种如权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料的制备方法，其特征在于，按重量份，将焦磷酸哌嗪10-20份及次磷酸盐5-10份先在高速混合机中混合得到无卤膨胀阻燃剂，再加入尼龙6基材50-70份、偶联剂0.5-1份、相容剂0.5-1份、抗氧剂0.5-1份、玻璃纤维10-30份，经挤出机混炼，得到无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料。
7.根据权利要求6所述的一种无卤阻燃玻纤增强尼龙6材料的制备方法，其特征在于，所述的混炼温度为220-250℃。
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