CN106519654B - 无卤阻燃增强聚酰胺复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无卤阻燃增强聚酰胺复合材料及其制备方法，所述无卤阻燃增强聚酰胺复合材料由以下原料制备而成：聚酰胺6T/11树脂，脂肪族聚酰胺树脂，甲苯二异氰酸酯，2,2'‑(1,3‑亚苯基)‑二恶唑啉，偶联剂，层状硅酸盐，烷基次膦酸盐，三聚氰胺聚磷酸盐，硼酸锌，N,N'‑双(2,2,6,6‑四甲基‑4‑哌啶基)‑1,3‑苯二甲酰胺和双(2,6‑二叔丁基‑4‑甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯。该无卤阻燃增强聚酰胺复合材料具有高阻燃性、高拉伸强度、高流动性和低吸水率的特点，可应用于电子电器领域、LED领域、汽车领域、航空航天和军工领域等。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，特别是涉及一种无卤阻燃增强聚酰胺复合材料及其制备方法。
背景技术
耐高温聚酰胺通常是由脂肪族的二胺与芳香族的二酸，或者芳香族的二胺与脂肪族的二酸经缩聚制备而得。由于在分子主链上引入了苯环，耐高温聚酰胺不仅保持了脂肪族聚酰胺具有的力学性能好、耐酸碱和自润滑性等优点，还克服了其吸水率高、尺寸稳定性不佳的缺点，使其特别适用于汽车工业中，用以代替汽车中的部分金属结构件，以实现轻量化，也可以用来制造电子器件的绝缘基体，或用于表面安装技术。
工业化的耐高温聚酰胺主要有聚酰胺6T(共聚物)、聚酰胺9T、聚酰胺10T等。聚酰胺6T树脂的熔点为370℃左右，其已经超过分解温度，实际上已经不能进行熔融加工，必须添加第三组分的单体使聚合物的熔融温度降至320℃以下。但是，加入低含量的第三单体不足以改善其加工性能，且加工范围太窄，而加入高含量的第三单体又会使共聚物树脂的熔点过低，达不到耐高温的要求。
卤系阻燃剂曾经是聚酰胺最常采用的阻燃品种，但大部分卤系阻燃剂在燃烧时生成有毒害烟尘、腐蚀性气体，给生产、应用和环境带来二次灾难。与卤系阻燃剂相比，磷系阻燃剂的毒性、生烟性及腐蚀性均较低，随着环保要求越来越高，对磷系阻燃剂的研究越来越重视。次膦酸盐是近年开发的新一代有机磷系阻燃剂，对环境友好、热稳定性及水解稳定性好，加工时不引起聚合物分解，因其优异的热稳定性，特别适用于耐高温聚酰胺无卤阻燃改性。
针对上述的问题，目前现有技术中对聚酰胺的改性做了一些研究，例如中国专利CN 103333335A公开了一种高流动性PA10T聚酰胺树脂组合物，其由两种通过固相聚合得到的不同黏度的PA10T聚酰胺树脂组成；中国专利CN 102604380A公开了一种高耐热高CTI阻燃聚酰胺复合材料，其中该聚酰胺树脂为聚己二酰己二胺/聚对苯二甲酰壬二胺共聚物或聚对苯二甲酰壬二胺；中国专利CN 105038207A公开了一种具有阻燃性、耐高温、高光泽的灯饰配件的聚酰胺增强配方，所述聚酰胺增强配方由PA6T、增强填充剂、阻燃剂、稳定剂、抗氧剂和其他加工助剂组成；中国专利CN 102675865A公开了一种聚酰胺树脂组合物，所得到的组合物能够在0.5mm以及以上厚度满足UL94V-0燃烧等级；中国专利CN 105176077A公开了一种阻燃高模量尼龙材料及其制备方法和应用。
发明内容
本发明是针对现有技术的不足，目的是提供一种具有高阻燃性、高拉伸强度、高流动性和低吸水率的聚酰胺复合材料，可以用作电子电器部件、汽车部件，特别是可以用作电子电器的外壳材料。
为达到上述目的，本发明采用以下方案：
一种无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，该复合材料由以下重量份的原料制备而成：
所述脂肪族聚酰胺树脂为聚己二酰丁二胺树脂(PA46)、聚己二酰己二胺树脂(PA66)中的至少一种。
所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷中的至少一种。
所述层状硅酸盐为蒙脱土、高岭土、水滑石、海泡石中的至少一种。
所述烷基次膦酸盐为二乙基次膦酸铝、二乙基次膦酸锌、二乙基次膦酸钙、二乙基次膦酸镁、二丙基次膦酸铝、异丁基次膦酸铝、甲基乙基次膦酸铝、苯基次膦酸铝中的至少一种。
所述三聚氰胺聚磷酸盐为三聚氰胺聚磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸锌、三聚氰胺聚磷酸镁中的至少一种。
在其中一些实施例中，无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，由以下重量份的原料制备而成：
在其中一些实施例中，无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，进一步优选由以下重量份的原料制备而成：
在其中一些实施例中，所述聚酰胺6T/11树脂的特性黏度为0.75～0.95dL/g；所述脂肪族聚酰胺树脂为聚己二酰己二胺树脂(PA66)，其特性粘度为1.22～1.84dL/g。
在其中一些实施例中，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；所述层状硅酸盐为蒙脱土；所述烷基次膦酸盐为二乙基次膦酸铝；所述三聚氰胺聚磷酸盐为三聚氰胺聚磷酸铝；所述硼酸锌的粒径为2～8μm。
在其中一些实施例中，所述聚酰胺6T/11树脂由单体1和聚酯酰胺共聚而成，所述单体1为摩尔比为1：1：0.45～0.55的己二胺、对苯二甲酸、11-氨基十一酸，所述聚酯酰胺加入量为所述单体1总重量的1～8％。
在其中一些实施例中，所述聚酰胺6T/11树脂由以下合成方法制得：
(1)将真空干燥后的所述单体1加入到搅拌式聚合反应器中，同时加入所述聚酯酰胺，以及分子量调节剂、抗氧剂、水；然后抽真空4～6min，通氮气4～6min，如此循环5～7次，使反应物存在于氮气保护下的环境中，控制所述搅拌式聚合反应器内系统压力为0.2～0.3MPa；
(2)在2～4小时内将所述搅拌式聚合反应器密闭匀速加热至272～280℃，调节所述搅拌式聚合反应器的搅拌速度为30～50r/min，其中，当所述搅拌式聚合反应器温度达到215℃时，放气至2.0MPa，并维持压力在2.0MPa，反应1～2小时后，放气至常压，同时升温至310～320℃下继续反应1～2小时后，恒温持续抽真空0.3～1小时后，得到所述聚酰胺6T/11树脂；
所述分子量调节剂是加入量为所述单体1总重量的0.1～3％的苯甲酸；所述抗氧剂是加入量为所述单体1总重量的0.1～0.3％的N,N'-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二酰胺；水适量。
本发明的另一目的是提供无卤阻燃增强聚酰胺复合材料的制备方法。
上述无卤阻燃增强聚酰胺复合材料的制备方法，具体的技术方案，包括以下步骤：
(1)将所述聚酰胺6T/11树脂和脂肪族聚酰胺树脂置于80～100℃，干燥4～12小时后，冷却，将冷却后的聚酰胺6T/11树脂、脂肪族聚酰胺树脂，以及所述甲苯二异氰酸酯、2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯加入到高速搅拌机中进行混合；
(2)将所述偶联剂、层状硅酸盐、烷基次膦酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐和硼酸锌加入到另一台高速搅拌机中进行混合；
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向(例如第四区)加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出，造粒，工艺参数如下：一区温度为260～290℃，二区温度为290～305℃，三区温度为295～310℃，四区温度为300～310℃，五区温度为300～310℃，六区温度为300～310℃，七区温度为300～310℃，八区温度为300～310℃，模头温度为295～305℃，螺杆转速为200～600rpm。
在其中一些实施例中，所述步骤(1)中将所述聚酰胺6T/11树脂和脂肪族聚酰胺树脂置于90℃，干燥4～6小时；所述步骤(3)中的工艺参数为：一区温度为260～285℃，二区温度为290～300℃，三区温度为295～305℃，四区温度为300～305℃，五区温度为300～305℃，六区温度为300～305℃，七区温度为300～305℃，八区温度为300～305℃，模头温度为295～300℃，螺杆转速为200～400rpm。
在其中一些实施例中，所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹；螺杆长度L和直径D之比L/D为35～50；所述螺杆上设有1个以上(含1个)的啮合块区和1个以上(含1个)的反螺纹区。
在其中一些实施例中，所述螺杆长度L和直径D之比L/D为35～45；所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区。
在其中一些实施例中，所述聚酰胺6T/11树脂由单体1和聚酯酰胺共聚而成，所述单体1为摩尔比为1：1：0.45～0.55的己二胺、对苯二甲酸、11-氨基十一酸，所述聚酯酰胺加入量为所述单体1总重量的1～8％。
在其中一些实施例中，所述聚酰胺6T/11树脂由以下合成方法制得：
(1)将真空干燥后的所述单体1加入到搅拌式聚合反应器中，同时加入所述聚酯酰胺，以及分子量调节剂、抗氧剂、水；然后抽真空4～6min，通氮气4～6min，如此循环5～7次，使反应物存在于氮气保护下的环境中，控制所述搅拌式聚合反应器内系统压力为0.2～0.3MPa；
(2)在2～4小时内将所述搅拌式聚合反应器密闭匀速加热至272～280℃，调节所述搅拌式聚合反应器的搅拌速度为30～50r/min，其中，当所述搅拌式聚合反应器温度达到215℃时，放气至2.0MPa，并维持压力在2.0MPa，反应1～2小时后，放气至常压，同时升温至310～320℃下继续反应1～2小时后，恒温持续抽真空0.3～1小时后，得到所述聚酰胺6T/11树脂；
所述分子量调节剂是加入量为所述单体1总重量的0.1～3％的苯甲酸；所述抗氧剂是加入量为所述单体1总重量的0.1～0.3％的N,N'-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二酰胺；水适量。
本发明的原理如下：
为了解决聚酰胺6T/11树脂的加工温度范围过窄和加工性能不佳的缺陷，本发明采用脂肪族聚酰胺树脂来改善聚酰胺6T/11树脂的加工性能，这是因为脂肪族聚酰胺树脂具备较佳的流动性能，以及聚酰胺6T/11树脂具备较佳的力学性能。同时，脂肪族聚酰胺树脂和聚酰胺6T/11树脂的端基可以分别与甲苯二异氰酸酯的异氰酸酯基团、2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉的恶唑啉基团发生反应，提高这两种聚酰胺树脂的相容性。同时，甲苯二异氰酸酯的异氰酸酯基团、2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉的恶唑啉基团也可以和层状硅酸盐的端羟基发生反应，以及与附着在层状硅酸盐、烷基次膦酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐和硼酸锌上的偶联剂发生反应，从而提高层状硅酸盐、烷基次膦酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐和硼酸锌与上述两种聚酰胺树脂的界面结合力和相容性，降低它们对聚酰胺复合材料力学性能的影响。
本发明采用的偶联剂，优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷，均含有氨基，上述助剂均可以和上述两种聚酰胺树脂的端基发生反应，从而进一步提高层状硅酸盐、烷基次膦酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐和硼酸锌与上述两种聚酰胺树脂的界面结合力和相容性，降低它们对聚酰胺复合材料力学性能的影响。
阻燃剂层状硅酸盐、烷基次膦酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐和硼酸锌可以互相形成协同作用。层状硅酸盐和硼酸锌能够促进材料表面成炭，增加了炭化层，使炭层结构致密坚硬，发挥了良好的阻隔热和气体作用，在高温下它们具有捕获自由基的能力，抑制了聚合物基体的热降解，减少燃烧时产生的自由基，降低了聚合物的降解速率和热释放速率；烷基次膦酸盐主要起到气相抑制火焰的作用，同时三聚氰胺聚磷酸盐则起到稀释燃料和固相磷层屏障作用，因此它们之间的磷氮协同增强阻燃效果明显。
N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺的熔点为272℃、沸点大于360℃，在聚酰胺树脂复合材料共混过程中的热稳定性较好，其酰胺基团可以与上述两种聚酰胺树脂的端基反应来提高相容性，受阻哌啶基可以提供抗氧化作用和提高共聚物的染色性。
双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯的熔点为239℃、热分解温度超过350℃，具有良好的耐热性和抗水解性，可以为聚酰胺树脂复合材料共混过程中提供优越的颜色稳定性和熔融稳定性，同时可防止上述两种聚酰胺树脂在高温过程中的热降解，并抑制了由于长时间而引起的热氧变色，其还提供了于氮氧化物(NOx)气体的环境下的颜色稳定性，防止气薰变色。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明针对现有聚酰胺6T/11树脂的阻燃性不高、加工温度范围过窄和加工性能不佳的缺陷，通过采用脂肪族聚酰胺树脂来改善聚酰胺6T/11树脂的加工性能，同时采用甲苯二异氰酸酯和2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉来作为这两种聚酰胺树脂之间的相容剂，以及作为上述两种聚酰胺树脂与附着有偶联剂的层状硅酸盐、烷基次膦酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐和硼酸锌之间的相容剂，并且复配使用层状硅酸盐、烷基次膦酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐和硼酸锌来提高这种聚酰胺复合材料的阻燃性能，同时层状硅酸盐也可以提高这种聚酰胺复合材料的拉伸强度与降低吸水率、收缩率，最后复配使用N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯来处理共混过程中的黄变问题，所制备得到的无卤阻燃增强聚酰胺复合材料具有高阻燃性、高拉伸强度、高流动性和低吸水率的特点，可应用于电子电器领域、LED领域、汽车领域、航空航天和军工领域等。
附图说明
图1所示为本发明无卤阻燃增强聚酰胺复合材料的制备工艺流程图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析本发明的优点与精神，藉由以下实施例对本发明做进一步的阐述。
本发明无卤阻燃增强聚酰胺复合材料的反应机理如下(制备工艺流程图请见图1)：
由上述反应式可知，脂肪族聚酰胺树脂及聚酰胺6T/11树脂的端氨基可以和甲苯二异氰酸酯的异氰酸酯基团发生反应，脂肪族聚酰胺树脂及聚酰胺6T/11树脂的端氨基、端羧基可以和2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉的恶唑啉基团发生反应，从而可以增加这两种聚酰胺树脂之间的相容性。
本发明实施例所使用的原料如下：
聚酰胺6T/11树脂(PA6T/11)，自制，原料中的己二胺选自无锡殷达尼龙有限公司，对苯二甲酸选自北京燕山石油化工公司，11-氨基十一酸选自太原中联泽农化工有限公司，其余助剂选自国药集团化学试剂有限公司；
聚己二酰己二胺树脂(PA66)，选自神马实业股份有限公司，其特性粘度分别为1.22dL/g、1.66dL/g、1.84dL/g；
甲苯二异氰酸酯，选自国药集团化学试剂有限公司；
2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉，选自国药集团化学试剂有限公司；
偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)，选自湖北武大有机硅新材料股份有限公司；
偶联剂(γ-氨丙基三甲氧基硅烷)，选自浙江沸点化工有限公司；
层状硅酸盐(蒙脱土)，选自浙江丰虹新材料股份有限公司；
烷基次膦酸盐(二乙基次膦酸铝)，选自江苏利思德新材料有限公司；
三聚氰胺聚磷酸盐(三聚氰胺聚磷酸铝)，选自四川省精细化工研究设计院；
硼酸锌，选自济宁佰一化工有限公司，粒径为2～8μm；
N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺，选自如东金康泰化学有限公司；
双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯，选自上海点耀精细化工有限公司。
以下结合具体实施例来详细说明本发明。
以下实施例中的聚酰胺6T/11树脂由单体1和聚酯酰胺共聚而成，所述单体1为摩尔比为1：1：0.45～0.55的己二胺、对苯二甲酸、11-氨基十一酸，所述聚酯酰胺加入量为所述单体1总重量的1～8％，上述聚酰胺6T/11树脂具有如下式I结构：
式I中，a＝10～200，b＝10～200，c＝10～100，R为聚酯酰胺，其具有如下式II结构：
式II中，x＝10～200，y＝10～200，z＝10～100。
聚酰胺6T/11树脂的合成方法如下：
(1)将真空干燥后的所述单体1加入到搅拌式聚合反应器中，同时加入所述聚酯酰胺，以及分子量调节剂、抗氧剂、水；然后抽真空4～6min，通氮气4～6min，如此循环5～7次，使反应物存在于氮气保护下的环境中，控制所述搅拌式聚合反应器内系统压力为0.2～0.3MPa；
(2)在2～4小时内将所述搅拌式聚合反应器密闭匀速加热至272～280℃，调节所述搅拌式聚合反应器的搅拌速度为30～50r/min，其中，当所述搅拌式聚合反应器温度达到215℃时，放气至2.0MPa，并维持压力在2.0MPa，反应1～2小时后，放气至常压，同时升温至310～320℃下继续反应1～2小时后，恒温持续抽真空0.3～1小时后，得到所述聚酰胺6T/11树脂；
所述分子量调节剂是加入量为所述单体1总重量的0.1～3％的苯甲酸；所述抗氧剂是加入量为所述单体1总重量的0.1～0.3％的N,N'-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二酰胺；水适量。
实施例1
本实施例中所使用的聚酰胺6T/11树脂的原料构成以及合成步骤如下：
(1)将真空干燥后的单体1：1mol己二胺、1mol对苯二甲酸、0.5mol 11-氨基十一酸加入到搅拌式聚合反应器中，同时加入单体1总重量的4％的聚酯酰胺、1.5％的苯甲酸、0.2％的N,N'-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二酰胺、加入100mL水作为传质传热的介质；然后抽真空5min，通氮气5min，如此循环6次，使反应物存在于氮气保护下的环境中，控制搅拌式聚合反应器内系统压力为0.3MPa；
(2)在3小时内将搅拌式聚合反应器密闭匀速加热至275℃，调节搅拌式聚合反应器的搅拌速度为40r/min，其中，当搅拌式聚合反应器温度达到215℃时，放气至2.0MPa，并维持压力在2.0MPa，反应1.5小时后，放气至常压，同时升温至315℃下继续反应1.5小时后，恒温持续抽真空0.5小时后，得到所述聚酰胺6T/11树脂；
上述制备得到的聚酰胺6T/11树脂的特性黏度为0.86dL/g、熔融温度为299℃。
本实施例一种无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，由如下原料制备而成：
上述无卤阻燃增强聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酰胺6T/11树脂和聚己二酰己二胺树脂置于90℃，干燥5小时后，冷却，将冷却后的聚酰胺6T/11树脂、聚己二酰己二胺树脂，以及甲苯二异氰酸酯、2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯加入到高速搅拌机中进行混合；
(2)将偶联剂(γ-氨丙基三甲氧基硅烷)、蒙脱土、二乙基次膦酸铝、三聚氰胺聚磷酸铝和硼酸锌加入到另一台高速搅拌机中进行混合；
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向(第四区)加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出，造粒，工艺参数如下：一区温度为290℃，二区温度为305℃，三区温度为310℃，四区温度为310℃，五区温度为310℃，六区温度为310℃，七区温度为310℃，八区温度为310℃，模头温度为305℃，螺杆转速为600rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为35，所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区。
实施例2
本实施例中所使用的聚酰胺6T/11树脂的原料构成以及合成步骤同实施例1。
本实施例一种无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，由如下原料制备而成：
上述无卤阻燃增强聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酰胺6T/11树脂和聚己二酰己二胺树脂置于90℃，干燥5小时后，冷却，将冷却后的聚酰胺6T/11树脂、聚己二酰己二胺树脂，以及甲苯二异氰酸酯、2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯加入到高速搅拌机中进行混合；
(2)将偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、蒙脱土、二乙基次膦酸铝、三聚氰胺聚磷酸铝和硼酸锌加入到另一台高速搅拌机中进行混合；
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向(第四区)加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出，造粒，工艺参数如下：一区温度为260℃，二区温度为290℃，三区温度为295℃，四区温度为300℃，五区温度为300℃，六区温度为300℃，七区温度为300℃，八区温度为300℃，模头温度为295℃，螺杆转速为200rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为50，所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区。
实施例3
本实施例中所使用的聚酰胺6T/11树脂的原料构成以及合成步骤同实施例1。
本实施例一种无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，由如下原料制备而成：
上述无卤阻燃增强聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酰胺6T/11树脂和聚己二酰己二胺树脂置于90℃，干燥5小时后，冷却，将冷却后的聚酰胺6T/11树脂、聚己二酰己二胺树脂，以及甲苯二异氰酸酯、2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯加入到高速搅拌机中进行混合；
(2)将偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、蒙脱土、二乙基次膦酸铝、三聚氰胺聚磷酸铝和硼酸锌加入到另一台高速搅拌机中进行混合；
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向(第四区)加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出，造粒，工艺参数如下：一区温度为285℃，二区温度为300℃，三区温度为305℃，四区温度为305℃，五区温度为305℃，六区温度为305℃，七区温度为305℃，八区温度为305℃，模头温度为300℃，螺杆转速为400rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为45，所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区。
实施例4
本实施例中所使用的聚酰胺6T/11树脂的原料构成以及合成步骤同实施例1。
本实施例一种无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，由如下原料制备而成：
上述无卤阻燃增强聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酰胺6T/11树脂和聚己二酰己二胺树脂置于90℃，干燥5小时后，冷却，将冷却后的聚酰胺6T/11树脂、聚己二酰己二胺树脂，以及甲苯二异氰酸酯、2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯加入到高速搅拌机中进行混合；
(2)将偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、蒙脱土、二乙基次膦酸铝、三聚氰胺聚磷酸铝和硼酸锌加入到另一台高速搅拌机中进行混合；
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向(第四区)加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出，造粒，工艺参数如下：一区温度为280℃，二区温度为295℃，三区温度为300℃，四区温度为305℃，五区温度为305℃，六区温度为305℃，七区温度为300℃，八区温度为300℃，模头温度为300℃，螺杆转速为300rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40，所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区。
实施例5
本实施例中所使用的聚酰胺6T/11树脂的原料构成以及合成步骤同实施例1。
本实施例一种无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，由如下原料制备而成：
上述无卤阻燃增强聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酰胺6T/11树脂和聚己二酰己二胺树脂置于90℃，干燥5小时后，冷却，将冷却后的聚酰胺6T/11树脂、聚己二酰己二胺树脂，以及甲苯二异氰酸酯、2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯加入到高速搅拌机中进行混合；
(2)将偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、蒙脱土、二乙基次膦酸铝、三聚氰胺聚磷酸铝和硼酸锌加入到另一台高速搅拌机中进行混合；
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向(第四区)加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出，造粒，工艺参数如下：一区温度为280℃，二区温度为295℃，三区温度为300℃，四区温度为305℃，五区温度为305℃，六区温度为305℃，七区温度为300℃，八区温度为300℃，模头温度为300℃，螺杆转速为300rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40，所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区。
实施例6
本实施例中所使用的聚酰胺6T/11树脂的原料构成以及合成步骤同实施例1。
本实施例一种无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，由如下原料制备而成：
上述无卤阻燃增强聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酰胺6T/11树脂和聚己二酰己二胺树脂置于90℃，干燥5小时后，冷却，将冷却后的聚酰胺6T/11树脂、聚己二酰己二胺树脂，以及甲苯二异氰酸酯、2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯加入到高速搅拌机中进行混合；
(2)将偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、蒙脱土、二乙基次膦酸铝、三聚氰胺聚磷酸铝和硼酸锌加入到另一台高速搅拌机中进行混合；
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向(第四区)加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出，造粒，工艺参数如下：一区温度为280℃，二区温度为295℃，三区温度为300℃，四区温度为305℃，五区温度为305℃，六区温度为305℃，七区温度为300℃，八区温度为300℃，模头温度为300℃，螺杆转速为300rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40，所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区。
对比例1
本对比例中所使用的聚酰胺6T/11树脂的原料构成以及合成步骤同实施例1。
本对比例一种无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，由如下原料制备而成：
上述无卤阻燃增强聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酰胺6T/11树脂置于90℃，干燥5小时后，冷却，将冷却后的聚酰胺6T/11树脂，以及N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯加入到高速搅拌机中进行混合；
(2)将偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、蒙脱土、二乙基次膦酸铝、三聚氰胺聚磷酸铝和硼酸锌加入到另一台高速搅拌机中进行混合；
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向(第四区)加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出，造粒，工艺参数如下：一区温度为280℃，二区温度为295℃，三区温度为300℃，四区温度为305℃，五区温度为305℃，六区温度为305℃，七区温度为300℃，八区温度为300℃，模头温度为300℃，螺杆转速为300rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40，所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区。
对比例2
本对比例中所使用的聚酰胺6T/11树脂的原料构成以及合成步骤同实施例1。
本对比例一种无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，由如下原料制备而成：
上述无卤阻燃增强聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酰胺6T/11树脂和聚己二酰己二胺树脂置于90℃，干燥5小时后，冷却，将冷却后的聚酰胺6T/11树脂、聚己二酰己二胺树脂，以及N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯加入到高速搅拌机中进行混合；
(2)将偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、蒙脱土、二乙基次膦酸铝、三聚氰胺聚磷酸铝和硼酸锌加入到另一台高速搅拌机中进行混合；
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向(第四区)加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出，造粒，工艺参数如下：一区温度为280℃，二区温度为295℃，三区温度为300℃，四区温度为305℃，五区温度为305℃，六区温度为305℃，七区温度为300℃，八区温度为300℃，模头温度为300℃，螺杆转速为300rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40，所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区。
对比例3
本对比例中所使用的聚酰胺6T/11树脂的原料构成以及合成步骤同实施例1。
本对比例一种无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，由如下原料制备而成：
上述无卤阻燃增强聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酰胺6T/11树脂和聚己二酰己二胺树脂置于90℃，干燥5小时后，冷却，将冷却后的聚酰胺6T/11树脂、聚己二酰己二胺树脂，以及甲苯二异氰酸酯、2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯加入到高速搅拌机中进行混合；
(2)将偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、二乙基次膦酸铝、三聚氰胺聚磷酸铝和硼酸锌加入到另一台高速搅拌机中进行混合；
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向(第四区)加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出，造粒，工艺参数如下：一区温度为280℃，二区温度为295℃，三区温度为300℃，四区温度为305℃，五区温度为305℃，六区温度为305℃，七区温度为300℃，八区温度为300℃，模头温度为300℃，螺杆转速为300rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40，所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区。
对比例4
本对比例中所使用的聚酰胺6T/11树脂的原料构成以及合成步骤同实施例1。
本对比例一种无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，由如下原料制备而成：
上述无卤阻燃增强聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酰胺6T/11树脂和聚己二酰己二胺树脂置于90℃，干燥5小时后，冷却，将冷却后的聚酰胺6T/11树脂、聚己二酰己二胺树脂，以及甲苯二异氰酸酯、2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯加入到高速搅拌机中进行混合；
(2)将偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、蒙脱土和二乙基次膦酸铝加入到另一台高速搅拌机中进行混合；
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向(第四区)加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出，造粒，工艺参数如下：一区温度为280℃，二区温度为295℃，三区温度为300℃，四区温度为305℃，五区温度为305℃，六区温度为305℃，七区温度为300℃，八区温度为300℃，模头温度为300℃，螺杆转速为300rpm。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为30，所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区。
以下为实施例与对比例一览表(表1)：
表1实施例与对比例原料组成重量份一览表
以上实施例与对比例的N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯分别为0.15份、0.15份。
将上述各实施例与对比例所制塑料件试样进行以下性能测试(结果如表2所示)：
阻燃性能：按UL 94-2006标准测试，样品厚度1/8英寸(即3.2mm)；
拉伸性能：按GB/T 1040.1-2006标准测试，拉伸速率10mm/min；
流动性能：按GB/T 3682-2000标准测试，测试温度309℃，载荷1.2kg；
吸水性能：按GB/T 1034-2008标准测试，测试时间24h。
表2实施例与对比例性能一览表
从实施例1～6中可以看出，蒙脱土、二乙基次膦酸铝、三聚氰胺聚磷酸铝和硼酸锌的加入量越多，聚酰胺6T/11树脂复合材料的阻燃性能越好，同时随着蒙脱土的含量增加，聚酰胺6T/11树脂复合材料的拉伸强度越大；脂肪族聚酰胺树脂(聚己二酰己二胺树脂)的加入量越多，聚酰胺6T/11树脂复合材料的熔融指数越大，加工性能越好；各实施例的吸水率变化不大。综合以上因素，实施例6的综合性能最佳。
与实施例6进行比较，对比例1为未添加脂肪族聚酰胺树脂(聚己二酰己二胺树脂)的聚酰胺6T/11树脂复合材料，其熔融指数仅为5g/10min(测试温度309℃，载荷1.2kg)，加工性能不佳；对比例2为未添加甲苯二异氰酸酯(TDI)、2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉(PBO)的聚酰胺6T/11树脂复合材料，脂肪族聚酰胺树脂(聚己二酰己二胺树脂)与聚酰胺6T/11树脂相容性不佳，从而对聚酰胺6T/11树脂复合材料的拉伸性能造成了不良的影响；对比例3为未添加蒙脱土的聚酰胺6T/11树脂复合材料，其拉伸性能不佳；对比例4的平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为30，而实施例6的平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40，同时对比例4未添加三聚氰胺聚磷酸铝和硼酸锌，通过对比可以发现，采用实施例6所述的平行双螺杆挤出机的螺杆参数以及三聚氰胺聚磷酸铝、硼酸锌，其制备得到的聚酰胺6T/11树脂复合材料的阻燃性能、拉伸性能、加工性能和吸水性能得到很大改善，获得高阻燃性、高拉伸强度、高流动性和低吸水率的聚酰胺6T/11树脂复合材料的有益效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料通过平行双螺杆挤出机制备而成：
聚酰胺6T/11树脂 80～95份，
脂肪族聚酰胺树脂 5～20份，
聚酰胺6T/11树脂与脂肪族聚酰胺树脂的重量份总和为100份，
所述聚酰胺6T/11树脂由单体1和聚酯酰胺共聚而成，所述单体1为摩尔比为1：1：0.45～0.55的己二胺、对苯二甲酸、11-氨基十一酸，所述聚酯酰胺具有如下式II结构：
式II中，x＝10～200，y＝10～200，z＝10～100；
所述聚酯酰胺加入量为所述单体1总重量的1～8％；所述聚酰胺6T/11树脂的特性黏度为0.7～1.0dL/g；
所述脂肪族聚酰胺树脂为聚己二酰丁二胺树脂、聚己二酰己二胺树脂中的至少一种；
所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷中的至少一种；
所述层状硅酸盐为蒙脱土、高岭土、水滑石、海泡石中的至少一种；
所述烷基次膦酸盐为二乙基次膦酸铝、二乙基次膦酸锌、二乙基次膦酸钙、二乙基次膦酸镁、二丙基次膦酸铝、异丁基次膦酸铝、甲基乙基次膦酸铝、苯基次膦酸铝中的至少一种；
所述三聚氰胺聚磷酸盐为三聚氰胺聚磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸锌、三聚氰胺聚磷酸镁中的至少一种；
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹；螺杆长度L和直径D之比L/D为35～50。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
聚酰胺6T/11树脂 85～95份，
脂肪族聚酰胺树脂 5～15份，
聚酰胺6T/11树脂与脂肪族聚酰胺树脂的重量份总和为100份，
3.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，其特征在于，所述聚酰胺6T/11树脂的特性黏度为0.75～0.95dL/g；所述脂肪族聚酰胺树脂为聚己二酰己二胺树脂，其特性粘度为1.22～1.84dL/g。
4.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，其特征在于，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；所述层状硅酸盐为蒙脱土；所述烷基次膦酸盐为二乙基次膦酸铝；所述三聚氰胺聚磷酸盐为三聚氰胺聚磷酸铝；所述硼酸锌的粒径为2～8μm。
5.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃增强聚酰胺复合材料，其特征在于，所述聚酰胺6T/11树脂由以下合成方法制得：
(1)将真空干燥后的所述单体1加入到搅拌式聚合反应器中，同时加入所述聚酯酰胺，以及分子量调节剂、抗氧剂、水；然后抽真空4～6min，通氮气4～6min，如此循环5～7次，使反应物存在于氮气保护下的环境中，控制所述搅拌式聚合反应器内系统压力为0.2～0.3MPa；
(2)在2～4小时内将所述搅拌式聚合反应器密闭匀速加热至272～280℃，调节所述搅拌式聚合反应器的搅拌速度为30～50r/min，其中，当所述搅拌式聚合反应器温度达到215℃时，放气至2.0MPa，并维持压力在2.0MPa，反应1～2小时后，放气至常压，同时升温至310～320℃下继续反应1～2小时后，恒温持续抽真空0.3～1小时后，得到所述聚酰胺6T/11树脂；
所述分子量调节剂是加入量为所述单体1总重量的0.1～3％的苯甲酸；所述抗氧剂是加入量为所述单体1总重量的0.1～0.3％的N,N'-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二酰胺；水适量。
6.一种权利要求1-5任一项所述的无卤阻燃增强聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述聚酰胺6T/11树脂和脂肪族聚酰胺树脂置于80～100℃，干燥4～12小时后，冷却，将冷却后的聚酰胺6T/11树脂、脂肪族聚酰胺树脂，以及所述甲苯二异氰酸酯、2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯加入到高速搅拌机中进行混合；
(2)将所述偶联剂、层状硅酸盐、烷基次膦酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐和硼酸锌加入到另一台高速搅拌机中进行混合；
(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机的侧向加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出，造粒，工艺参数如下：一区温度为260～290℃，二区温度为290～305℃，三区温度为295～310℃，四区温度为300～310℃，五区温度为300～310℃，六区温度为300～310℃，七区温度为300～310℃，八区温度为300～310℃，模头温度为295～305℃，螺杆转速为200～600rpm。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中将所述聚酰胺6T/11树脂和脂肪族聚酰胺树脂置于90℃，干燥4～6小时；所述步骤(3)中的工艺参数为：一区温度为260～285℃，二区温度为290～300℃，三区温度为295～305℃，四区温度为300～305℃，五区温度为300～305℃，六区温度为300～305℃，七区温度为300～305℃，八区温度为300～305℃，模头温度为295～300℃，螺杆转速为200～400rpm。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹；螺杆长度L和直径D之比L/D为35～50；所述螺杆上设有1个以上的啮合块区和1个以上的反螺纹区。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述螺杆长度L和直径D之比L/D为35～45；所述螺杆上设有2个啮合块区和1个反螺纹区。
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