CN106497031A - 一种阻燃pa6/pbt复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阻燃PA6/PBT复合材料及其制备方法，该复合材料原料组成如下：PA6 50‑60％、PBT 12‑20％、相容剂5‑10％、阻燃剂20‑25％、成炭剂2‑5％、阻燃协效剂1‑3％。其制备方法为：将原料PA6、PBT、相容剂、阻燃剂、成炭剂、阻燃协效剂按比例称取后放入高混机中混合3‑5分钟，然后将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机挤出成型得到阻燃PA6/PBT复合材料。本发明选用MPP和三嗪类大分子成炭剂IFR‑TCA以及4A分子筛对PA6/PBT复合材料进行改性，使得所制备的PA6/PBT复合材料具有优良的阻燃效果和抗冲击性能。

Description

一种阻燃PA6/PBT复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子复合材料领域，涉及一种阻燃PA6/PBT复合材料及其制备方法。
背景技术
聚酰胺6(PA6)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)都是性能优异的工程塑料，聚酰胺6具有良好的力学性能、耐热性和耐化学腐蚀等优点，但同时也有吸水率大，干态冲击性能差和成型收缩率高的缺点。聚对苯二甲酸丁二醇酯有优良的机械性能、耐疲劳性能和耐老化性能，但同时具有冲击韧性差、在高温下容易水解的缺点。制备PA6/PBT复合材料将PA6和PBT两者的优异性能综合起来是比较理想的方法，但PA6与PBT属于热力学不相容体系，而且阻燃性差，需要加入相容剂、阻燃剂等对其进行改性。就阻燃剂来说，目前常用的是阻燃效果高且成本低廉的含卤阻燃剂，但在对环保要求日益增高的今天，卤系阻燃剂慢慢被淘汰，三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)阻燃剂逐渐成为研究的热点，该类阻燃剂含有的氮磷具有协同阻燃作用，同时具有低烟、低毒、有毒气体产生量少等优点，但三聚氰胺聚磷酸盐这种阻燃剂单独用作PA6/PBT阻燃时，阻燃效果较差，不能满足实际使用需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种具有高抗冲击性的阻燃PA6/PBT复合材料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种阻燃PA6/PBT复合材料，其特征在于，按重量百分比计，其原料组成如下：PA6 50-60％、PBT 12-20％、相容剂5-10％、阻燃剂20-25％、成炭剂2-5％、阻燃协效剂1-3％；
所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物，接枝率为1.0％；
所述阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)；
所述阻燃协效剂为4A分子筛。
按上述方案，所述PA6的熔融指数为15-20g/10min。
按上述方案，所述PBT的熔融指数为5-10g/10min。
按上述方案，所述成炭剂为三嗪类大分子成炭剂IFR-TCA。
本发明还提供上述阻燃PA6/PBT复合材料的制备方法，其包括以下步骤：将原料PA6、PBT、相容剂、阻燃剂、成炭剂、阻燃协效剂按比例称取后放入高混机中混合3-5分钟，然后将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机挤出成型得到阻燃PA6/PBT复合材料。
按上述方案，所述挤出成型工艺条件为：挤出机各段温度分别为挤出机各段温度分别为喂料口230-235℃、二区235-240℃、三区235-240℃、四区235-240℃、机头240-245℃,喂料机转速为120r/min，主机转速为100r/min。
本发明的有益效果在于：本发明选用MPP和三嗪类大分子成炭剂IFR-TCA以及4A分子筛对PA6/PBT复合材料进行改性，MPP在燃烧过程中形成磷酸和偏磷酸覆盖在材料基体表面，将复合材料氧化形成碳膜，对复合材料具有阻燃效果，而IFR-TCA对于PA6与PBT具有特定性的成炭作用，在高温情况下使复合材料残碳量仍然很高，添加的4A分子筛能隔绝燃烧过程中产生的水分子和氮气等不燃气体向外界的释放，降低燃烧区域氧气的浓度，三者协同作用，对复合材料起到优异的阻燃效果(阻燃级别达V-1级)，而且采用马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物为相容剂，不仅能改善PA6与PBT体系之间的相容性，而且能够起到增韧作用，提高复合材料的抗冲击性能，使所得复合材料的抗冲击强度达5.2-9.4KJ/m2。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
对比例1
制备PA6/PBT复合材料，方法如下：
称取原料，各原料及重量份如下：PA6(熔指为15-20g/10min)80份、PBT(熔指为5-10g/10min)20份、将所有原料放入高混机中混合3-5分钟，然后将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机中挤出成型，挤出机各段温度分别为喂料口230-235℃、二区235-240℃、三区235-240℃、四区235-240℃、机头240-245℃，喂料机转速120r/min，主机转速为100r/min，得到PA6/PBT复合材料。
对本实施例所得PA6/PBT复合材料进行力学性能测试和阻燃性能测试，所得结果见表2。
对比例2
制备PA6/PBT复合材料，方法如下：
称取原料，各原料及重量份如下：PA6(熔指为15-20g/10min)76份、PBT(熔指为5-10g/10min)19份、相容剂(马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物，接枝率为1.0％)5份，将所有原料放入高混机中混合3-5分钟，然后将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机中挤出成型，挤出机各段温度分别为喂料口230-235℃、二区235-240℃、三区235-240℃、四区235-240℃、机头240-245℃，喂料机转速120r/min，主机转速为100r/min，得到PA6/PBT复合材料。
对本实施例所得PA6/PBT复合材料进行力学性能测试和阻燃性能测试，所得结果见表2。
对比例3
制备PA6/PBT复合材料，方法如下：
称取原料，各原料及重量份如下：PA6(熔指为15-20g/10min)56份、PBT(熔指为5-10g/10min)14份、相容剂(马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物，接枝率为1.0％)5份、阻燃剂MPP25份，将所有原料放入高混机中混合3-5分钟，然后将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机中挤出成型，挤出机各段温度分别为喂料口230-235℃、二区235-240℃、三区235-240℃、四区235-240℃、机头240-245℃，喂料机转速120r/min，主机转速为100r/min，得到PA6/PBT复合材料。
对本实施例所得PA6/PBT复合材料进行力学性能测试和阻燃性能测试，所得结果见表2。
对比例4
制备PA6/PBT复合材料，方法如下：
称取原料，各原料及重量份如下：PA6(熔指为15-20g/10min)56份、PBT(熔指为5-10g/10min)14份、相容剂(马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物，接枝率为1.0％)5份、阻燃剂MPP20份、成炭剂(三嗪类大分子成炭剂IFR-TCA)5份，将所有原料放入高混机中混合3-5分钟，然后将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机中挤出成型，挤出机各段温度分别为喂料口230-235℃、二区235-240℃、三区235-240℃、四区235-240℃、机头240-245℃，喂料机转速120r/min，主机转速为100r/min，得到PA6/PBT复合材料。
对本实施例所得PA6/PBT复合材料进行力学性能测试和阻燃性能测试，所得结果见表2。
对比例5
制备PA6/PBT复合材料，方法如下：
称取原料，各原料及重量份如下：PA6(熔指为15-20g/10min)52份、PBT(熔指为5-10g/10min)13份、相容剂(马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物，接枝率为1.0％)5份、阻燃剂MPP20份、成炭剂(三嗪类大分子成炭剂IFR-TCA)10份，将所有原料放入高混机中混合3-5分钟，然后将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机中挤出成型，挤出机各段温度分别为喂料口230-235℃、二区235-240℃、三区235-240℃、四区235-240℃、机头240-245℃，喂料机转速120r/min，主机转速为100r/min，得到PA6/PBT复合材料。
对本实施例所得PA6/PBT复合材料进行力学性能测试和阻燃性能测试，所得结果见表2。
对比例6
制备PA6/PBT复合材料，方法如下：
称取原料，各原料及重量份如下：PA6(熔指为15-20g/10min)54份、PBT(熔指为5-10g/10min)14份、相容剂(马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物，接枝率为1.0％)7份、阻燃剂MPP20份、成炭剂(三嗪类大分子成炭剂IFR-TCA)5份，将所有原料放入高混机中混合3-5分钟，然后将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机中挤出成型，挤出机各段温度分别为喂料口230-235℃、二区235-240℃、三区235-240℃、四区235-240℃、机头240-245℃，喂料机转速120r/min，主机转速为100r/min，得到PA6/PBT复合材料。
对本实施例所得PA6/PBT复合材料进行力学性能测试和阻燃性能测试，所得结果见表2。
实施例1
制备PA6/PBT复合材料，方法如下：
称取原料，各原料及重量份如下：PA6(熔指为15-20g/10min)54份、PBT(熔指为5-10g/10min)13份、相容剂(马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物，接枝率为1.0％)5份、阻燃剂MPP20份、成炭剂(三嗪类大分子成炭剂IFR-TCA)5份、4A分子筛3份，将所有原料放入高混机中混合3-5分钟，然后将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机中挤出成型，挤出机各段温度分别为喂料口230-235℃、二区235-240℃、三区235-240℃、四区235-240℃、机头240-245℃，喂料机转速120r/min，主机转速为100r/min，得到PA6/PBT复合材料。
对本实施例所得PA6/PBT复合材料进行力学性能测试和阻燃性能测试，所得结果见表2。
实施例2
制备PA6/PBT复合材料，方法如下：
称取原料，各原料及重量份如下：PA6(熔指为15-20g/10min)50份、PBT(熔指为5-10g/10min)12份、相容剂(马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物，接枝率为1.0％)5份、阻燃剂MPP25份、成炭剂(三嗪类大分子成炭剂IFR-TCA)5份、4A分子筛3份，将所有原料放入高混机中混合3-5分钟，然后将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机中挤出成型，挤出机各段温度分别为喂料口230-235℃、二区235-240℃、三区235-240℃、四区235-240℃、机头240-245℃，喂料机转速120r/min，主机转速为100r/min，得到PA6/PBT复合材料。
对本实施例所得PA6/PBT复合材料进行力学性能测试和阻燃性能测试，所得结果见表2。
实施例3
制备PA6/PBT复合材料，方法如下：
称取原料，各原料及重量份如下：PA6(熔指为15-20g/10min)50份、PBT(熔指为5-10g/10min)12份、相容剂(马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物，接枝率为1.0％)10份、阻燃剂MPP20份、成炭剂(三嗪类大分子成炭剂IFR-TCA)5份、4A分子筛3份，将所有原料放入高混机中混合3-5分钟，然后将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机中挤出成型，挤出机各段温度分别为喂料口230-235℃、二区235-240℃、三区235-240℃、四区235-240℃、机头240-245℃，喂料机转速120r/min，主机转速为100r/min，得到PA6/PBT复合材料。
对比例1-6及实施例1-3原料组份及含量如表1所示：
表1
对本实施例所得PA6/PBT复合材料进行力学性能测试和阻燃性能测试，所得结果见表2。
表2
由表2可知，相容剂的加入能极大地改善复合材料体系的抗冲击性能，通过对比例2与对比例1相比，加入5份相容剂材料抗冲击性能增加130％，而MPP加入能使材料阻燃性提升到难燃级别，通过对比例3-6以及实施例1-3相比，加入MPP,IFR-TCA和4A分子筛的协效阻燃体系能使材料的氧指数提高到28.7，垂直燃烧等级达到V-1，同时复合材料能保持较高的冲击强度(达5.2-9.4KJ/m2)。

Claims (6)

1.一种阻燃PA6/PBT复合材料，其特征在于，按重量百分比计，其原料组成如下：PA650-60％、PBT 12-20％、相容剂5-10％、阻燃剂20-25％、成炭剂2-5％、阻燃协效剂1-3％；
所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物，接枝率为1.0％；
所述阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐；
所述阻燃协效剂为4A分子筛。
2.根据权利要求1所述的阻燃PA6/PBT复合材料，其特征在于所述PA6的熔融指数为15-20g/10min。
3.根据权利要求1所述的阻燃PA6/PBT复合材料，其特征在于所述PBT的熔融指数为5-10g/10min。
4.根据权利要求1所述的阻燃PA6/PBT复合材料，其特征在于所述成炭剂为三嗪类大分子成炭剂IFR-TCA。
5.根据权利要求1-4任一所述的阻燃PA6/PBT复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将原料PA6、PBT、相容剂、阻燃剂、成炭剂、阻燃协效剂按比例称取后放入高混机中混合3-5分钟，然后将混合均匀的原料放入双螺杆挤出机挤出成型得到阻燃PA6/PBT复合材料。
6.根据权利要求5所述的阻燃PA6/PBT复合材料的制备方法，其特征在于所述加工条件为：挤出机各段温度分别为喂料口230-235℃、二区235-240℃、三区235-240℃、四区235-240℃、机头240-245℃，喂料机转速为120r/min，主机转速为100r/min。
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