CN107987524A - 一种低成本高性能无卤阻燃尼龙材料的制备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种低成本高性能无卤阻燃尼龙材料的制备，其特点在于由磷氮系阻燃剂与一种或多种改性无机填料混合而成的复配阻燃剂。本发明使用磷氮系阻燃剂/一种或多种改性无机填料复配阻燃剂体系，不仅使尼龙的阻燃性能得到明显改善，而且保证了尼龙的力学性能。改性无机填料的添加在一定程度上克服了由于大量磷氮系阻燃剂的添加使尼龙材料的力学性能下降以及成本高的缺点。本发明的低成本无卤阻燃尼龙材料同时具有良好的阻燃性能和力学性能。

Description

一种低成本高性能无卤阻燃尼龙材料的制备
技术领域
本发明涉及一种低成本高性能无卤阻燃尼龙材料，特别涉及一种同时具有良好力学性能的低成本无卤阻燃尼龙材料以及其制备工艺。
背景技术
尼龙具有高的机械强度高，优异的电绝缘性能、耐热性以及良好的耐气候性等优点，目前已广泛应用于汽车、电器、机械、航空、化工设备等领域，成为用途最大的工程塑料。但是尼龙易燃，在燃烧过程中易滴落、燃烧速度快以及产生大量浓烟的缺点限制了材料的使用。因此提高尼龙的阻燃性能是必要的。
目前，常用的阻燃剂有卤系阻燃剂、磷氮系阻燃剂、无机阻燃剂等。虽然卤系阻燃剂对尼龙的阻燃效果好，用量少，但是在燃烧过程中易产生有毒的浓烟与气体，因此卤系阻燃剂得到一定的限制，无卤阻燃剂是阻燃剂发展的必然趋势。磷氮系阻燃剂是一种环境友好型阻燃剂，但是其存在用量大、成本高、与基体混合不均匀以及使材料的力学性能降低的问题。为了解决这些问题，将磷氮系阻燃剂与改性无机填料复配使用，改性无机填料的引入大大降低了磷氮系阻燃剂的用量，磷氮系阻燃剂/无改性机填料复配体系使尼龙的燃烧速度慢、自熄性好，大大减少了浓烟的产生以及克服了滴落现象，如中国专利103044901A中提到采用玻璃微珠等无机填料与磷系阻燃剂复配明显降低阻燃剂的用量。磷氮系阻燃剂/改性无机填料的复配体系明显改善尼龙的阻燃性能，同时又保证尼龙良好的力学性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有良好力学性能的低成本无卤阻燃尼龙材料。
本发明采用的技术方案如下：
该材料按质量分数由以下组分组成：
尼龙：40-80
磷系阻燃剂：15-30
无机填料：4.9-29.5
抗氧剂：0.1-0.5。
本发明适用的尼龙为注塑级的尼龙6、尼龙66、尼龙6玻纤复合材料、尼龙66玻纤复合材料中的一种。
本发明适用的磷氮系阻燃剂为二乙基次磷酸盐，三聚氰胺聚磷酸盐，三聚氰胺多磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸等中的一种或多种。
本发明适用的无机填料为滑石粉，云母，水滑石等中的一种或者多种。
本发明适用的改性无机填料的改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种。
本发明适用的抗氧剂为抗氧剂1098，抗氧剂1010等中的一种或者多种。
本发明还提供了低成本高性能无卤阻燃尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将一定比例的尼龙、磷氮系阻燃剂、改性无机填料、抗氧剂加入到高速混合机中充分搅拌均匀，得到混合物。
(2)将步骤(1)所得的混合物通过双螺杆挤出机熔融挤出，经牵引、冷却、造粒制成无卤阻燃尼龙的混改性粒子。其中挤出机的加工温度为200～260℃。
本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：
1、采用改性无机填料克服了无机填料在聚合物里分散差易团聚、与聚合物基体相容性差的缺点，改性后的无机填料在聚合物里分散好、与界面相容性好，大大改善了复合材料的性能。
2、采用磷氮阻燃剂/改性无机填料复配体系，改性无机填料具有协效阻燃的效果，可以再保证阻燃效果达到V0级的同时，降低磷氮系阻燃剂的用量，大大降低了改性尼龙的成本。
具体实施方法
下面对本发明的实施方案进行详细、具体的说明。其中，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分，而不是全部实施例。拉伸强度按GB/T1040.2-2006测试，拉伸样条尺寸为150mm×10mm×4mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲强度按GB/T9341-2008测试，弯曲样条尺寸为120mm×10mm×4mm，测试速度为2mm/min；悬臂梁缺口冲击强度按GB/T1843.1-2008测试，样条尺寸为80mm×10mm×4mm，缺口深度为2mm，缺口形状为V形；氧指数按GB/T2406-2008测试，样条尺寸为120mm×10mm×4mm；阻燃等级按照UL-94 2009垂直燃烧测试评定，样条厚度为1.6mm。
表1PA6体系的实施实例和对比实例的配方组成表
如表1所示实施实例和对比实例的配方表，其中PA6的牌号是巴斯夫B3S，属于注塑级。下面是实施实例和对比实例的制备方法：
(1)按照表1的比例将尼龙6、MPP、无机填料、抗氧剂加入到高速混合机中充分搅拌均匀，得到混合物。
(2)将步骤(1)所得的混合物通过双螺杆挤出机熔融挤出，经牵引、冷却、造粒制成无卤阻燃尼龙的混合物。其中挤出机的加工温度为200～240℃。
将上述无卤阻燃尼龙混合物注塑成标准样条进行测试。
对于实施实例3,4,5,6和对照实例1,2进行力学性能测试和垂直燃烧，氧指数测试，测试结果如表2。
表2PA6体系的实施实例和对比实例测试结果
表3PA66体系的实施实例和对比实例的配方组成表
如表3所示实施实例和对比实例的配方表，其中PA66的牌号是EPR27，属于注塑级。下面是实施实例和对比实例的制备方法：
(1)按照表3的比例将尼龙66、MPP、无机填料、抗氧剂加入到高速混合机中充分搅拌均匀，得到混合物。
(2)将步骤(1)所得的混合物通过双螺杆挤出机熔融挤出，经牵引、冷却、造粒制成无卤阻燃尼龙的混合物。其中挤出机的加工温度为240～260℃。
将上述无卤阻燃尼龙混合物注塑成标准样条进行测试。
对于实施实例9,10,11,12和对照实例7,8进行力学性能测试和垂直燃烧，氧指数测试，测试结果如表4。
表4PA66体系的实施实例和对比实例测试结果
由表2和表4可知，磷系阻燃剂MPP能明显改善尼龙的阻燃性能，但是降低了材料的强度，复配少量的无机填料降低了MPP的用量，成本降低，另外还使尼龙同时具有良好的阻燃性能和力学性能。

Claims (7)

1.一种低成本高性能无卤阻燃尼龙材料的制备，其特征在于该阻燃材料按质量分数有以下组份组成：
尼龙：40-80
磷氮系阻燃剂：15-30
改性无机填料：4.9-29.5
抗氧剂：0.1-0.5。
2.根据权利要求1所述的低成本高性能无卤阻燃尼龙材料，其特征在于所述尼龙为注塑级的尼龙6、尼龙66、尼龙6玻纤复合材料、尼龙66玻纤复合材料中的一种。
3.根据权利要求1所述的低成本高性能无卤阻燃尼龙材料，其特征在于所述磷氮系阻燃剂为二乙基次磷酸盐，三聚氰胺聚磷酸盐，三聚氰胺多磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸等中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的低成本高性能无卤阻燃尼龙材料，其特征在于所述无机填料为滑石粉，云母，水滑石等中的一种或者多种。
5.根据权利要求1所的低成本高性能无卤阻燃尼龙材料，其特征在于：所述改性无机填料的改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的低成本高性能无卤阻燃尼龙材料，其特征在于所述抗氧剂为抗氧剂1098，抗氧剂1010等中的一种或者多种。
7.根据权利要求1所述的低成本高性能无卤阻燃尼龙材料得制备方法，其特征在于包括以下工艺：
(1)将一定比例的尼龙、磷氮系阻燃剂、改性无机填料、抗氧剂加入到高速混合机中充分搅拌均匀，得到混合物。
(2)将步骤(1)所得的混合物通过双螺杆挤出机熔融挤出，经牵引、冷却、造粒制成无卤阻燃尼龙的改性粒子。其中挤出机的加工温度为200～260℃。
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