CN108822539A - 环保阻燃尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种环保阻燃尼龙复合材料及其制备方法，按照重量份数计算，包括以下原料：尼龙6T 50～70份、改性镁铝水滑石10～20份、碳纤维6～12份、阻燃协效剂2～4份、增韧剂3～8份、相容剂0.4～1.2份及抗氧化剂0.2～0.8份；改性镁铝水滑石主要由镁铝水滑石、石墨烯及硅烷偶联剂制备得到。其制备方法为：1)先将碳纤维、改性镁铝水滑石、尼龙6T与增韧剂混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；2)将步骤1)得到的母粒与阻燃协效剂、抗氧化剂、相容剂混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。该阻燃导电材料在不影响材料其他力学性能的前提下，具有很好的阻燃与导电性能。

Description

环保阻燃尼龙复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种环保阻燃尼龙复合材料及其制备方法。
背景技术
尼龙树脂是性能优异、用途广泛的化工原料，由于具有无毒、质轻、耐磨、耐腐蚀及机械性能好等特性，因此，广泛应用于机械、汽车、化工、仪表等工业领域中。尼龙树脂具有很高的表面电阻，在使用中由于摩擦很容易在表面积累电荷，引起静电放电，产生电火花而引起火灾。人们通常通过添加导电填料的方法来改善聚合物的电性能和导热性能，但是，要赋予尼龙树脂理想的导电性能和导热性能需要填充大量的导电填料，会导致复合材料的成型加工性能和力学性能的大幅度下降。
目前添加填料的聚合物导电材料中的导电添加剂主要有金属粉、炭黑、石墨、碳纳米管。虽然向聚合物中添加金属粉、炭黑或石墨也能制备导电聚合物复合材料，但是由于已经在配方中添加了阻燃剂，材料的力学性能有所下降，如果再向配方中添加金属粉、炭黑或石墨，由于添加量多，最终导致材料的力学性能损失严重，没有使用价值。在使用碳纤维作为导电填料时，如需使聚合物具有较好的导电性必须使碳纤维之间相互连接，形成导电通路。所以，碳纤维的加入量较大，会大幅度提高成本。
发明内容
本发明提出一种环保阻燃尼龙复合材料，该阻燃导电材料在不影响材料其他力学性能的前提下，具有很好的阻燃与导电性能。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种环保阻燃尼龙复合材料，按照重量份数计算，包括以下原料：
尼龙6T 50～70份、改性镁铝水滑石10～20份、碳纤维6～12份、阻燃协效剂2～4份、增韧剂3～8份、相容剂0.4～1.2份及抗氧化剂0.2～0.8份；所述改性镁铝水滑石主要由镁铝水滑石、石墨烯及硅烷偶联剂制备得到。
优选地，所述改性镁铝水滑石的制备方法包括以下步骤：
将镁铝水滑石和石墨烯加入到含有质量浓度为0.2～0.6％的十二烷基硫酸钠的水溶液中进行超声震荡，得到分散液；再向分散液中加入柠檬酸搅拌混合后升温至75～85℃，然后加入硅烷偶联剂反应3～6h，反应结束后，过滤，过滤干燥即可。
优选地，所述镁铝水滑石与所述石墨烯的质量之比为10～15，所述柠檬酸与所述石墨烯的质量之比为2～6:1，所述镁铝水滑石与所述硅烷偶联剂的质量之比为20～30:1。
优选地，所述增韧剂选自马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。
所述相容剂选自选自为苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚苯醚中的至少一种。
优选地，所述阻燃协效剂选自三氧化二锑、硼酸锌或氧化锌的一种或几种。
优选地，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。
本发明的另一个目的是提供一种环保阻燃尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)先将碳纤维、改性镁铝水滑石、尼龙6T与增韧剂混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；
2)将步骤1)得到的母粒与阻燃协效剂、抗氧化剂、相容剂混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。
本发明有益效果：
本发明的环保阻燃尼龙复合材料采用主要由镁铝水滑石、石墨烯及硅烷偶联剂制备得到的改性镁铝水滑石，不仅具有良好的阻燃性能，其还提高了一定的导电能力，同时增强了尼龙6T与碳纤维的融合(形成较好的导电导热通路)，使得我们只需要很少的碳纤维就能够实现极佳的导电性能。
具体实施方式
实施例1
改性镁铝水滑石的制备方法包括以下步骤：
将镁铝水滑石和石墨烯加入到含有质量浓度为0.4％的十二烷基硫酸钠的水溶液中进行超声震荡，得到分散液；再向分散液中加入柠檬酸搅拌混合后升温至75℃，然后加入硅烷偶联剂KH560反应6h，反应结束后，过滤，过滤干燥即可。镁铝水滑石与石墨烯的质量之比为10，柠檬酸与石墨烯的质量之比为6:1，镁铝水滑石与硅烷偶联剂的质量之比为20:1。
实施例2
改性镁铝水滑石的制备方法包括以下步骤：
将镁铝水滑石和石墨烯加入到含有质量浓度为0.6％的十二烷基硫酸钠的水溶液中进行超声震荡，得到分散液；再向分散液中加入柠檬酸搅拌混合后升温至85℃，然后加入硅烷偶联剂KH550反应3h，反应结束后，过滤，过滤干燥即可。镁铝水滑石与石墨烯的质量之比为15，柠檬酸与石墨烯的质量之比为2:1，镁铝水滑石与硅烷偶联剂的质量之比为30:1。
实施例3
一种环保阻燃尼龙复合材料，按照重量份数计算，包括以下原料：
尼龙6T 60份、改性镁铝水滑石16份、碳纤维8份、三氧化二锑3份、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物6份、苯乙烯-马来酸酐共聚物0.8份及N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.5份。
环保阻燃尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)先将碳纤维、实施例1的改性镁铝水滑石、尼龙6T与马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；
2)将步骤1)得到的母粒与三氧化二锑、N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、苯乙烯-马来酸酐共聚物混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。
实施例4
一种环保阻燃尼龙复合材料，按照重量份数计算，包括以下原料：
尼龙6T 50份、改性镁铝水滑石20份、碳纤维12份、硼酸锌2份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物3份、苯乙烯-马来酸酐共聚物0.4份及N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.2份。
环保阻燃尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)先将碳纤维、实施例2的改性镁铝水滑石、尼龙6T与甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；
2)将步骤1)得到的母粒与硼酸锌、N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、苯乙烯-马来酸酐共聚物混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。
实施例5
一种环保阻燃尼龙复合材料，按照重量份数计算，包括以下原料：
尼龙6T 70份、改性镁铝水滑石10份、碳纤维6份、氧化锌4份、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物8份、马来酸酐接枝聚苯醚1.2份及N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.8份。
环保阻燃尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)先将碳纤维、实施例1的改性镁铝水滑石、尼龙6T与马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；
2)将步骤1)得到的母粒与氧化锌、N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、马来酸酐接枝聚苯醚混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。
试验例
将实施例3-5制备得到的环保阻燃尼龙复合材料进行性能检测，结果见表1：
表1环保阻燃尼龙复合材料性能
从表1中可以看出，实施例3-5制备的环保阻燃尼龙复合材料不仅阻燃性能好，导电性能好，而且机械性能强度高。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (8)

1.一种环保阻燃尼龙复合材料，其特征在于，按照重量份数计算，包括以下原料：
尼龙6T 50～70份、改性镁铝水滑石10～20份、碳纤维6～12份、阻燃协效剂2～4份、增韧剂3～8份、相容剂0.4～1.2份及抗氧化剂0.2～0.8份；所述改性镁铝水滑石主要由镁铝水滑石、石墨烯及硅烷偶联剂制备得到。
2.根据权利要求1所述的环保阻燃尼龙复合材料，其特征在于，所述改性镁铝水滑石的制备方法包括以下步骤：
将镁铝水滑石和石墨烯加入到含有质量浓度为0.2～0.6％的十二烷基硫酸钠的水溶液中进行超声震荡，得到分散液；再向分散液中加入柠檬酸搅拌混合后升温至75～85℃，然后加入硅烷偶联剂反应3～6h，反应结束后，过滤，过滤干燥即可。
3.根据权利要求2所述的环保阻燃尼龙复合材料，其特征在于，所述镁铝水滑石与所述石墨烯的质量之比为10～15，所述柠檬酸与所述石墨烯的质量之比为2～6:1，所述镁铝水滑石与所述硅烷偶联剂的质量之比为20～30:1。
4.根据权利要求1所述的环保阻燃尼龙复合材料，其特征在于，所述增韧剂选自马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的环保阻燃尼龙复合材料，其特征在于，所述相容剂选自选自为苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚苯醚中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的环保阻燃尼龙复合材料，其特征在于，所述阻燃协效剂选自三氧化二锑、硼酸锌或氧化锌的一种或几种。
7.根据权利要求1或2所述的环保阻燃尼龙复合材料，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。
8.如权利要求1至7任意一项所述的环保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)先将碳纤维、改性镁铝水滑石、尼龙6T与增韧剂混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；
2)将步骤1)得到的母粒与阻燃协效剂、抗氧化剂、相容剂混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。
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