CN108003611A - 一种晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料,包括按重量份计:尼龙树脂60‑85份;氮系阻燃剂10‑20份;偶联剂处理的晶须25‑40份;短切纤维5‑8份;抗氧剂0.3份;润滑剂0.3份。本发明还公开了一种晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料的制备方法。本发明的复合材料具有光泽度好、效率高、机械性能好、电学性能佳、不易变形、环保性好等特点。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域,具体地涉及一种晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料及其制备方法。
背景技术
传统纯玻纤增强阻燃尼龙材料虽然能大幅度提高尼龙材料的强度、耐热性和尺寸稳定性,但也带来了一系列问题,其中最严重的是纤维在加工过程中存在各向异性,尤其对于薄璧和大型制件,极易产生翘曲变形导致尺寸不稳定。玻璃纤维由于尺寸较大本身的流动差,难以和基体树脂同步流动,导致玻纤在制品中的分布不均匀,影响产品的整体强度。另外,玻纤含量高的材料在注塑成型的过程中玻纤与模具接触冷却冻结在制件表面,形成露纤现象。
晶须是一种针状或纤维状的结晶体,与其它纤维增强材料相比,晶须具有两个明显特征即结构特征与外形特征。一是在结构上,晶须是高纯度的单晶体,原子排列高度有序、结晶完善,是一种高强度、高模量、耐高温、耐摩擦、耐腐蚀的高性能新型增强材料。二是外形上,晶须的几何尺寸细小,其直径极小,长径比极大,是亚微米和纳米尺寸,材料内部出现结构缺陷的几率正比于其尺寸大小。因此,相比于长纤维,晶须是一种内含缺陷较少、强度很高的材料。晶须用作填充材料时不但能起到增强作用,而且对基体材料的改性工艺影响较小,从而实现显微增强,使所得制品各向同性,表面质量高。
由于含卤素的阻燃尼龙材料在加工以及使用过程中易产生卤化氢等腐蚀性气体,会严重地污染并腐蚀电子电器部件中的金属元件接点,特别是随着制品不断向微型化、密闭化方向发展,此类问题将日益突出。另一方面,随着制品的小型化,对材料的电气和物理性能提出了更高的要求,传统的纤维增强材料因其固有的特性,难以满足新的应用需求,市场迫切需要一种新型的高性能阻燃材料。
目前,国内电器行业使用的材料大都还是卤系阻燃材料,这不符合日益严格的环保要求。近期,有部分厂家在开发矿物增强的无卤阻燃材料,但是注塑成制件后,还是存在表面光泽差、成型效率低、易变形、机械性能和电学性能差等问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前电器行业使用的阻燃材料光泽度差、成型效率低、机械性能和电学性能差、易变形、环保性差等问题,提供了一种机械性能和加工性能优良的晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料。
本发明另一目的在于提供一种晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料的制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现:一种晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料,包括按重量份计:
还包括按重量份计:
钛白粉 1-4份;
流动改性剂 0.2份;
成核剂 0.2份;
所述偶联剂为硅烷偶联剂,包括氨基官能团硅烷、环氧基官能团硅烷、甲基丙烯酰氧基官能团硅烷、巯基官能团硅烷中的任何一种。
所述晶须为硅灰石晶须,硅灰石晶须的长径比为10:1~20:1。
所述氮系阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐。
所述短切纤维为经过硅烷偶联剂处理的耐水解无碱短切玻璃纤维,纤维长度为1-4mm。
所述抗氧剂为N,N'-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)中的一种或者两种的复配物;润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或者两种的复配物;流动改性剂为树枝状聚合物;钛白粉为二氧化钛;成核剂为芳基磺酸钙。
上述的晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)、采用两性的偶联剂处理晶须表面,采用沸腾-喷雾-冷凝-回流的方式,沸腾的温度保持在偶联剂的沸点附近;
(2)、按重量份计,加入:
将以上原料投入到混料机中混合,混匀之后备用;
(3)、造粒,将混合均匀后的材料投入双螺杆挤出机中熔融挤出,通过侧喂料的方式加入晶须,保持挤出机各温区的温度为210℃-235℃。
所述步骤(2)还包括按重量份计:
钛白粉 1-4份;
流动改性剂 0.2份;
成核剂 0.2份。
所述步骤(1)中沸腾-喷雾-冷凝-回流的方式为偶联反应在喷雾反应塔内进行,晶须从塔的上部通过振动筛和过滤网向下飘落,而经过加热的雾状偶联剂则从塔底部往上喷射,塔的周围通冷水,可以让偶联剂冷凝流;偶联剂为硅烷偶联剂,包括氨基官能团硅烷、环氧基官能团硅烷、甲基丙烯酰氧基官能团硅烷、巯基官能团硅烷中的任何一种;晶须为硅灰石晶须,硅灰石晶须的长径比为10:1~20:1;氮系阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐;短切纤维为经过硅烷偶联剂处理的耐水解无碱短切玻璃纤维,纤维长度为1-4mm;抗氧剂为N,N'-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)中的一种或者两种的复配物;润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或者两种的复配物;流动改性剂为树枝状聚合物;钛白粉为二氧化钛;成核剂为芳基磺酸钙。抗氧剂或润滑剂采用两种的复配物时,按质量比1:2的方式进行配比。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
(1)通过加入树枝状流动改性剂,有效地提高了矿物填充无卤阻燃材料的机械性能。
(2)通过使用侧喂料的方式加入硅灰石纤维,有效地提高了矿物填充无卤阻燃材料的机械性能以及克服了传统纯玻纤增强阻燃材料易翘曲变形的缺点。
(3)通过氮系阻燃剂、成核剂、硅灰石纤维三者复配的方式,有效地提高了矿物填充无卤阻燃材料的电学性能,并提高了由其注塑而成的制件表面光泽度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料,首先按重量份数称取以下物料:
将上述物料投入到混料机中混合混匀,然后将混合后的物料放入挤出机的主下料桶通过挤出机造粒,挤出过程中25份晶须通过侧喂料的方式加入,保持真空开启,挤出机各温区的温度为210℃(一区)、220℃(二区)、230℃(三区)、235℃(四区)、220℃(四区)、210℃(五区)、210℃(六区)、210℃(七区)、220℃(八区)、235℃(机头)。
上述制得的复合材料通过了960℃灼热丝测试,CTI值为525V,收缩率0.05%,材料的力学性能分别为:拉伸强度73.4MPa,断裂伸长率2.1%,弯曲强度128.5MPa,缺口冲击强度4.1KJ/m2,无缺口冲击强度34.4KJ/m2。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于:首先按重量份数称取以下物料:
将上述物料投入到混料机中混合混匀,然后将混合后的物料放入挤出机的主下料桶通过挤出机造粒,挤出过程中25份晶须通过侧喂料的方式加入,保持真空开启,挤出机各温区的温度为210℃(一区)、220℃(二区)、230℃(三区)、235℃(四区)、220℃(四区)、210℃(五区)、210℃(六区)、210℃(七区)、220℃(八区)、235℃(机头)。
上述制得的复合材料通过了960℃灼热丝测试,CTI值为525V,收缩率0.05%,材料的力学性能分别为:拉伸强度78.1MPa,断裂伸长率2.0%,弯曲强度134.5MPa,缺口冲击强度3.9KJ/m2,无缺口冲击强度33.4KJ/m2。
实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于:首先按重量份数称取以下物料:
将上述物料投入到混料机中混合混匀,然后将混合后的物料放入挤出机的主下料桶通过挤出机造粒,挤出过程中28份晶须通过侧喂料的方式加入,保持真空开启,挤出机各温区的温度为210℃(一区)、220℃(二区)、230℃(三区)、235℃(四区)、220℃(四区)、210℃(五区)、210℃(六区)、210℃(七区)、220℃(八区)、235℃(机头)。
上述制得的复合材料通过了960℃灼热丝测试,CTI值为525V,收缩率0.05%,材料的力学性能分别为:拉伸强度74.6MPa,断裂伸长率2.2%,弯曲强度124.5MPa,缺口冲击强度4.2KJ/m2,无缺口冲击强度38.4KJ/m2。
对比实施例
本实施例与1不同之处在于:首先从市场上购买杭州本松新材料技术股份有限公司的A190R15产品,然后将其注塑成样条进行分析测试。
上述样品通过了960℃灼热丝测试,CTI值为500V,收缩率为0.08%,材料力学性能分别为:拉伸强度71.6MPa,断裂伸长率2.8%,弯曲强度119.5MPa,缺口冲击强度3.9KJ/m2,无缺口冲击强度32.4KJ/m2。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料,其特征在于,包括按重量份计:
2.根据权利要求1所述的晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料,其特征在于,还包括按重量份计:
钛白粉1-4份;
流动改性剂0.2份;
成核剂0.2份。
3.根据权利要求1所述的晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料,其特征在于:所述偶联剂为硅烷偶联剂,包括氨基官能团硅烷、环氧基官能团硅烷、甲基丙烯酰氧基官能团硅烷、巯基官能团硅烷中的任何一种。
4.根据权利要求1所述的晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料,其特征在于:所述偶联剂处理的晶须为硅灰石晶须,硅灰石晶须的长径比为10:1~20:1。
5.根据权利要求1所述的晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料,其特征在于:所述氮系阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐。
6.根据权利要求1所述的晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料,其特征在于:所述短切纤维为经过硅烷偶联剂处理的耐水解无碱短切玻璃纤维,纤维长度为1-4mm。
7.根据权利要求1或2所述的晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料,其特征在于:所述抗氧剂为N,N'-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)中的一种或者两种的复配物;润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或者两种的复配物;流动改性剂为树枝状聚合物;钛白粉为二氧化钛;成核剂为芳基磺酸钙。
8.根据权利要求1~7任一项所述的晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)、采用两性的偶联剂处理晶须表面,采用沸腾-喷雾-冷凝-回流的方式,沸腾的温度保持在偶联剂的沸点附近;
(2)、按重量份计,加入:
将以上原料投入到混料机中混合,混匀之后备用;
(3)、造粒,将混合均匀后的材料投入双螺杆挤出机中熔融挤出,通过侧喂料的方式加入晶须,保持挤出机各温区的温度为210℃-235℃。
9.根据权利要求8所述的晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)还包括按重量份计:
钛白粉1-4份;
流动改性剂0.2份;
成核剂0.2份。
10.根据权利要求8或9所述的晶须增强无卤阻燃尼龙复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中沸腾-喷雾-冷凝-回流的方式为偶联反应在喷雾反应塔内进行,晶须从塔的上部通过振动筛和过滤网向下飘落,而经过加热的雾状偶联剂则从塔底部往上喷射,塔的周围通冷水,可以让偶联剂冷凝流;偶联剂为硅烷偶联剂,包括氨基官能团硅烷、环氧基官能团硅烷、甲基丙烯酰氧基官能团硅烷、巯基官能团硅烷中的任何一种;晶须为硅灰石晶须,硅灰石晶须的长径比为10:1~20:1;氮系阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐;短切纤维为经过硅烷偶联剂处理的耐水解无碱短切玻璃纤维,纤维长度为1-4mm;抗氧剂为N,N'-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)中的一种或者两种的复配物;润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或者两种的复配物;流动改性剂为树枝状聚合物;钛白粉为二氧化钛;成核剂为芳基磺酸钙。
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