CN108129834A - 一种绝缘阻燃复合尼龙材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种绝缘阻燃复合尼龙材料，其组分及质量份数配比为：高温尼龙树脂40‑50份、尼龙66树脂18‑24份、偶联剂3‑8份、纤维填料3‑5份、矿物质填料3‑5份、导热耐磨填料3‑8份、绝缘导热填料3‑5份、阻燃剂5‑8份、阻燃协效剂2‑5份和抗氧剂2‑3份；所述绝缘阻燃复合尼龙材料浸渍于二氧化硅疏水溶胶内，烘干后在绝缘阻燃复合尼龙材料表面形成疏水薄膜。本发明的绝缘阻燃复合尼龙材料，通过各组分之间的相互作用，使得本发明的复合尼龙材料具有优异的导热性、绝缘性、阻燃性和疏水性，且环保无毒，增强了复合尼龙材料的适用范围。

Description

一种绝缘阻燃复合尼龙材料
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种绝缘阻燃复合尼龙材料。
背景技术
聚酰胺俗称尼龙(PA)，是分子主链上含有重复酰胺基团(-NHCO-)的一类热塑性树脂总称，因其优异的力学性能且品种多样，得到了广泛的应用。但未经改性的尼龙阻燃性能较差，在使用过程中极易引发火灾。因此在电子电器等领域应用时都需要对尼龙进行阻燃改性。然而通常添加含卤阻燃剂的改性尼龙在燃烧时会产生大量有毒烟雾。此外，电子电器等领域应用的尼龙还需要对尼龙进行电绝缘、疏水及导热改性，以增强其使用的安全性。但现有技术中的尼龙综合性能差，因此应用受限。
发明内容
基于以上现有技术，本发明的目的在于提供一种绝缘阻燃复合尼龙材料，以高温尼龙树脂和尼龙66树脂为基料，加入导热、绝缘、阻燃等填料，通过各组分之间的相互作用，使得复合尼龙材料具有优异的导热性、绝缘性和阻燃性。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种绝缘阻燃复合尼龙材料，其组分及质量份数配比为：高温尼龙树脂40-50份、尼龙66树脂18-24份、偶联剂3-8份、纤维填料3-5份、矿物质填料3-5份、导热耐磨填料3-8份、绝缘导热填料3-5份、阻燃剂5-8份、阻燃协效剂2-5份和抗氧剂2-3份；所述绝缘阻燃复合尼龙材料浸渍于二氧化硅疏水溶胶内，烘干后在绝缘阻燃复合尼龙材料表面形成疏水薄膜；
所述二氧化硅疏水溶胶通过具有疏水性的烷基烷氧基硅烷与甲基三烷氧基硅烷或正硅酸酯混合后溶于溶剂中；加入少量酸性催化剂和水进行水解；后加入碱性催化剂，发生聚合反应，得到带疏水基团的氧化硅溶胶。
优选地，所述高温尼龙树脂为尼龙46树脂。
优选地，所述偶联剂为硅烷类、钛酸酯类或铝酸酯类偶联剂中的一种或多种。
优选地，所述纤维填料为无碱玻璃纤维和碳纤维中的一种或两种的混合。
优选地，所述矿物质填料为石英粉和云母粉的混合物，石英粉和云母粉的粒径为100-200μm，石英粉和云母粉的质量比为1:1。
优选地，所述导热耐磨粉为膨胀石墨、鳞片石墨中的一种或多种，粒径为50-200μm。
优选地，所述绝缘导热填料为碳化硅、氮化硼中的一种或两种的混合。
优选地，所述阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐。
优选地，所述阻燃协效剂为三氧化二锑和氧化铝的混合，三氧化二锑和氧化铝的质量比为1:1。
本发明的绝缘阻燃复合尼龙材料的组分作用机理为：
本发明绝缘阻燃复合尼龙材料以高温尼龙树脂和尼龙66树脂为基料，掺加无碱玻璃纤维和碳纤维填料，无碱玻璃纤维与碳纤维可以与其它组分形成稳定的结构的内部空间结构，一方面增强了尼龙材料的导热性，另一方面增强了尼龙材料抗拉强度。本发明绝缘阻燃复合尼龙材料组分中还掺加有矿物质填料、导热耐磨填料、绝缘导热填料，矿物质填料、导热耐磨填料、绝缘导热填料能够在纤维搭建的空间结构中进行排列，使得各填料物质在尼龙材料中均匀分散，导热及绝缘性能更好，矿物质填料赋予尼龙材料隔氧阻燃性能。并且本发明的绝缘阻燃复合尼龙材料浸渍于二氧化硅疏水溶胶内，烘干后在绝缘阻燃复合尼龙材料表面形成疏水薄膜，一方面增强了尼龙材料的稳定性，另一方面使得尼龙材料具有超强的疏水性能，其表面对于水的静态接触角大于150°，滚动角小于10°。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
本发明的绝缘阻燃复合尼龙材料，通过各组分之间的相互作用，使得本发明的复合尼龙材料具有优异的导热性、绝缘性、阻燃性和疏水性，且环保无毒，增强了复合尼龙材料的适用范围。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种绝缘阻燃复合尼龙材料，其组分及质量份数配比为：尼龙46树脂45份、尼龙66树脂20份、硅烷偶联剂5份、碳纤维4份、石英粉2份、云母粉2份、膨胀石墨5份、碳化硅4份、三聚氰胺聚磷酸盐6份、三氧化二锑2份、氧化铝2份和抗氧剂2.5份；所述绝缘阻燃复合尼龙材料浸渍于二氧化硅疏水溶胶内，烘干后在绝缘阻燃复合尼龙材料表面形成疏水薄膜；
所述二氧化硅疏水溶胶通过具有疏水性的烷基烷氧基硅烷与甲基三烷氧基硅烷或正硅酸酯混合后溶于溶剂中；加入少量酸性催化剂和水进行水解；后加入碱性催化剂，发生聚合反应，得到带疏水基团的氧化硅溶胶。
实施例2
一种绝缘阻燃复合尼龙材料，其组分及质量份数配比为：尼龙46树脂40份、尼龙66树脂24份、钛酸酯偶联剂8份、无碱玻璃纤维5份、石英粉2.5份、云母粉2.5份、鳞片石墨8份、氮化硼5份、三聚氰胺聚磷酸盐8份、三氧化二锑2.5份、氧化铝2.5份和抗氧剂3份；所述绝缘阻燃复合尼龙材料浸渍于二氧化硅疏水溶胶内，烘干后在绝缘阻燃复合尼龙材料表面形成疏水薄膜；
所述二氧化硅疏水溶胶通过具有疏水性的烷基烷氧基硅烷与甲基三烷氧基硅烷或正硅酸酯混合后溶于溶剂中；加入少量酸性催化剂和水进行水解；后加入碱性催化剂，发生聚合反应，得到带疏水基团的氧化硅溶胶。
实施例3
一种绝缘阻燃复合尼龙材料，其组分及质量份数配比为：尼龙46树脂50份、尼龙66树脂18份、铝酸酯偶联剂3份、无碱玻璃纤维1.5份、碳纤维1.5份、石英粉1.5份、云母粉1.5份、膨胀石墨3份、氮化硼3份、三聚氰胺聚磷酸盐5份、三氧化二锑1份、氧化铝1份和抗氧剂2份；所述绝缘阻燃复合尼龙材料浸渍于二氧化硅疏水溶胶内，烘干后在绝缘阻燃复合尼龙材料表面形成疏水薄膜；
所述二氧化硅疏水溶胶通过具有疏水性的烷基烷氧基硅烷与甲基三烷氧基硅烷或正硅酸酯混合后溶于溶剂中；加入少量酸性催化剂和水进行水解；后加入碱性催化剂，发生聚合反应，得到带疏水基团的氧化硅溶胶。
对比例1
一种绝缘阻燃复合尼龙材料，其组分及质量份数配比为：尼龙46树脂40份、尼龙66树脂24份、钛酸酯偶联剂8份、无碱玻璃纤维5份、石英粉2.5份、云母粉2.5份、鳞片石墨8份、氮化硼5份、三聚氰胺聚磷酸盐8份、三氧化二锑2.5份、氧化铝2.5份和抗氧剂3份。
对比例2
一种绝缘阻燃复合尼龙材料，其组分及质量份数配比为：尼龙46树脂40份、尼龙66树脂24份、钛酸酯偶联剂8份、石英粉2.5份、云母粉2.5份、鳞片石墨8份、氮化硼5份、三聚氰胺聚磷酸盐8份、三氧化二锑2.5份、氧化铝2.5份和抗氧剂3份；所述绝缘阻燃复合尼龙材料浸渍于二氧化硅疏水溶胶内，烘干后在绝缘阻燃复合尼龙材料表面形成疏水薄膜；
所述二氧化硅疏水溶胶通过具有疏水性的烷基烷氧基硅烷与甲基三烷氧基硅烷或正硅酸酯混合后溶于溶剂中；加入少量酸性催化剂和水进行水解；后加入碱性催化剂，发生聚合反应，得到带疏水基团的氧化硅溶胶。
对比例3
一种绝缘阻燃复合尼龙材料，其组分及质量份数配比为：尼龙46树脂40份、尼龙66树脂24份、钛酸酯偶联剂8份、无碱玻璃纤维5份、鳞片石墨8份、氮化硼5份、三聚氰胺聚磷酸盐8份、三氧化二锑2.5份、氧化铝2.5份和抗氧剂3份；所述绝缘阻燃复合尼龙材料浸渍于二氧化硅疏水溶胶内，烘干后在绝缘阻燃复合尼龙材料表面形成疏水薄膜；
所述二氧化硅疏水溶胶通过具有疏水性的烷基烷氧基硅烷与甲基三烷氧基硅烷或正硅酸酯混合后溶于溶剂中；加入少量酸性催化剂和水进行水解；后加入碱性催化剂，发生聚合反应，得到带疏水基团的氧化硅溶胶。
对比例4
一种绝缘阻燃复合尼龙材料，其组分及质量份数配比为：尼龙46树脂40份、尼龙66树脂24份、钛酸酯偶联剂8份、无碱玻璃纤维5份、石英粉2.5份、云母粉2.5份、鳞片石墨8份、三聚氰胺聚磷酸盐8份、三氧化二锑2.5份、氧化铝2.5份和抗氧剂3份；所述绝缘阻燃复合尼龙材料浸渍于二氧化硅疏水溶胶内，烘干后在绝缘阻燃复合尼龙材料表面形成疏水薄膜；
所述二氧化硅疏水溶胶通过具有疏水性的烷基烷氧基硅烷与甲基三烷氧基硅烷或正硅酸酯混合后溶于溶剂中；加入少量酸性催化剂和水进行水解；后加入碱性催化剂，发生聚合反应，得到带疏水基团的氧化硅溶胶。
对上述实施例1至3及对比例1至4的绝缘阻燃复合尼龙材料的抗拉强度、导热性、阻燃性及疏水性进行测试，测试结果如下表1所示。
表1绝缘阻燃复合尼龙材料性能测试结果
由上述测试结果可知，本发明的实施例1至3制得的绝缘阻燃复合尼龙材料抗拉强度大，抗拉性强；在100℃下的热导率均大于5W.(m.K)-1，导热性能优异，且燃烧等级为A级，耐火阻燃性能优异，与水的接触角大于150°，滚动角几乎为0°，疏水性优异。而对比例1的绝缘阻燃复合尼龙材料，在表面无疏水薄膜时，尼龙材料表现出亲水性，且抗拉强度减小；对比例2的绝缘阻燃复合尼龙材料，在缺少纤维填料成分时，尼龙材料的热导率明显降低，且抗压强度减小；对比例3的绝缘阻燃复合尼龙材料，在缺少矿物质填料成分时，尼龙材料的燃烧等级降为B级，耐火阻燃性能减弱。对比例3的绝缘阻燃复合尼龙材料，在缺少绝缘导热填料时，尼龙材料的导热率明显降低。综上所述，证明本发明的绝缘阻燃复合尼龙材料通过纤维填料、矿物质填料、导热耐磨填料、绝缘导热填料、阻燃剂、阻燃协效剂和抗氧剂成分的掺加，并通过各组分之间的相互作用，能够显著增强尼龙材料的抗拉强度、导热性、阻燃性和疏水性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种绝缘阻燃复合尼龙材料，其特征在于，其组分及质量份数配比为：高温尼龙树脂40-50份、尼龙66树脂18-24份、偶联剂3-8份、纤维填料3-5份、矿物质填料3-5份、导热耐磨填料3-8份、绝缘导热填料3-5份、阻燃剂5-8份、阻燃协效剂2-5份和抗氧剂2-3份；所述绝缘阻燃复合尼龙材料成型后浸渍于二氧化硅疏水溶胶内，烘干后在绝缘阻燃复合尼龙材料表面形成疏水薄膜；
所述二氧化硅疏水溶胶通过具有疏水性的烷基烷氧基硅烷与甲基三烷氧基硅烷或正硅酸酯混合后溶于溶剂中，并加入少量酸性催化剂和水进行水解；后加入碱性催化剂，发生聚合反应，得到带疏水基团的氧化硅溶胶。
2.根据权利要求1所述的绝缘阻燃复合尼龙材料，其特征在于，所述高温尼龙树脂为尼龙46树脂。
3.根据权利要求1所述的绝缘阻燃复合尼龙材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷类、钛酸酯类或铝酸酯类偶联剂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的绝缘阻燃复合尼龙材料，其特征在于，所述纤维填料为无碱玻璃纤维和碳纤维中的一种或两种的混合。
5.根据权利要求1所述的绝缘阻燃复合尼龙材料，其特征在于，所述矿物质填料为石英粉和云母粉的混合物，石英粉和云母粉的粒径为100-200μm，石英粉和云母粉的质量比为1:1。
6.根据权利要求1所述的绝缘阻燃复合尼龙材料，其特征在于，所述导热耐磨粉为膨胀石墨、鳞片石墨中的一种或多种，粒径为50-200μm。
7.根据权利要求1所述的绝缘阻燃复合尼龙材料，其特征在于，所述绝缘导热填料为碳化硅、氮化硼中的一种或两种的混合。
8.根据权利要求1所述的绝缘阻燃复合尼龙材料，其特征在于，所述阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐。
9.根据权利要求1所述的绝缘阻燃复合尼龙材料，其特征在于，所述阻燃协效剂为三氧化二锑和氧化铝的混合，三氧化二锑和氧化铝的质量比为1:1。
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