CN108929540A - 一种无卤阻燃抗静电聚酰胺材料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃抗静电聚酰胺材料及其制备工艺，该材料由包含以下重量份的组分制成：聚酰胺树脂22‑42份、碳纤维12‑18份、导电填料14‑23份、增韧剂5‑12份、阻燃剂3‑10份、偶联剂=2‑8份、分散剂1.3‑6.5份、抗氧剂0.3‑2.2份。本发明将导电填料掺入聚酰胺基体中而最终制成抗静电复合材料，从而克服了由金属材料制成的抗静电材料质量较重、不耐腐蚀、加工困难、价格昂贵的缺点，有利于实现抗静电复合材料的轻质化和耐腐蚀性，从而有利于保持终产品抗静电复合材料的抗静电性能的持久性，聚酰胺基体中添加了无卤阻燃剂，能达到UL‑94V‑0级别，具有良好的阻燃性。

Description

一种无卤阻燃抗静电聚酰胺材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种无卤阻燃抗静电聚酰胺材料及其制备工艺。
背景技术
聚酰胺树脂是性能优异、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。聚酰胺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，要赋予聚酰胺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大幅度下降。近年来，如何解决尼龙树脂的抗静电和导热问题在高分子 复合材料领域引起了高度关注。随着工业技术的发展，对材料的耐高温性能要求越来越高；为了满足需要，材料需要既轻又耐温，具备高强度、尺寸稳定、阻燃等性能。具备阻燃抗静电的聚酰胺成为较理想的材料之一。
碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、导电传热以及热膨胀系数小等优点。因此，通过向聚酰胺树脂里添加碳纤维可以同时起到导电、导热和增强的作用。但是，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
鉴于上述对现有技术的分析，本发明提供一种无卤阻燃抗静电聚酰胺材料，解决了现有聚酰胺树脂存在抗静电性能、导电性能和阻燃性能差的问题。
本发明的另一个目的是提供一种所述无卤阻燃抗静电聚酰胺材料的制备工艺。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种无卤阻燃抗静电聚酰胺材料，该材料由包含以下重量份的组分制成：
聚酰胺树脂 22-42份；
碳纤维 12-18份；
导电填料 14-23份；
增韧剂 5-12份；
阻燃剂 3-10份；
偶联剂 2-8份；
分散剂 1.3-6.5份；
抗氧剂 0.3-2.2份。
其中，该材料由包含以下重量份的组分制成：
聚酰胺树脂 30份；
碳纤维 15份；
导电填料 19份；
增韧剂 8.5份；
阻燃剂 7份；
偶联剂 5份；
分散剂 3.8份；
抗氧剂 1.4份。
其中，所述聚酰胺树脂选用聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺46、聚酰胺1212、芳香族聚酰胺中的一种或两种以上的混合物。
其中，所述碳纤维为连续碳纤维，且直径为10-15微米。
其中，所述导电填料炭黑、多壁碳纳米管和石墨的混合物，其中，所述混合物中多壁碳纳米管的含量不少于20%，所述炭黑与石墨的重量比不小于2:1。
其中，所述阻燃剂为重量比为1:2-1:5的聚膦酸酯和磷酸三苯酯的混合物。
其中，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸钾偶联剂或铝酸酯偶联剂。
其中，所述分散剂为乙撑双硬酯酰胺、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、甲撑双硬酯酰胺、聚酯蜡中的一种或两种以上混合物。
其中，所述抗氧剂为受阻酚类或亚磷酸酯类抗氧剂。
本发明还提供了上述无卤阻燃抗静电聚酰胺材料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）按上述重量配比称取聚酰胺树脂、导电填料、增韧剂、阻燃剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂；
（2）将步骤（1）称取的各原料放入高速混合机中混合，获得以上组分混合物；
（3）将上述组分混合物由螺杆挤出机的主喂料口加入，再将上述重量的碳纤维从所述螺杆挤出机的碳纤口加入，经螺杆挤出机中挤出造粒和拉条切粒，即得无卤阻燃抗静电聚酰胺材料。
其中，螺杆挤出机料筒从加料口到机头各段温度范围为：一区温度280℃，二区温度285℃，三区温度290℃，四区温度295℃，五区温度为300℃，六区温度为305℃，机头温度为310℃，螺杆转速为350rpm，喂料频率为18Hz。
本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：
（1）本发明将导电填料掺入聚酰胺基体中而最终制成抗静电复合材料，从而克服了由金属材料制成的抗静电材料质量较重、不耐腐蚀、加工困难、价格昂贵的缺点，有利于实现抗静电复合材料的轻质化和耐腐蚀性，还能克服含有金属电磁屏蔽镀层的电磁 屏蔽材料的金属镀层的脱落，从而有利于保持终产品抗静电复合材料的抗静电性能的持 久性。
（2）本发明添加的碳纤维可与导电填料之间相互协同构成相互连接的网格结构，该网格结构与贯穿于复合材料的碳纤维相互连通，形成较好的导电、导热通路，起到较好的导电效果，从而提高材料的抗静电效果。
（3）本发明在聚酰胺基体中添加了无卤阻燃剂，能达到UL-94V-0级别，具有良好的阻燃性，是一种环保型的阻燃材料。
（4）本发明的无卤阻燃抗静电聚酰胺材料的制备工艺简单，易于实现，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
以下通过实施例形式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例，凡基于本发明上述内容所属实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种无卤阻燃抗静电聚酰胺材料，该材料由包含以下重量份的组分制成：
聚酰胺树脂 22份；
碳纤维 12份；
导电填料 14份；
增韧剂 5份；
阻燃剂 3份；
偶联剂 2份；
分散剂 1.3份；
抗氧剂 0.3份。
其中，所述聚酰胺树脂选用聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺46、聚酰胺1212、芳香族聚酰胺中的一种或两种以上的混合物。
其中，所述碳纤维为连续碳纤维，且直径为10-15微米。
其中，所述导电填料炭黑、多壁碳纳米管和石墨的混合物，其中，所述混合物中多壁碳纳米管的含量不少于20%，所述炭黑与石墨的重量比不小于2:1。
其中，所述阻燃剂为重量比为1:2的聚膦酸酯和磷酸三苯酯的混合物。
其中，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸钾偶联剂或铝酸酯偶联剂。
其中，所述分散剂为乙撑双硬酯酰胺、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、甲撑双硬酯酰胺、聚酯蜡中的一种或两种以上混合物。
其中，所述抗氧剂为受阻酚类或亚磷酸酯类抗氧剂。
本发明还提供了上述无卤阻燃抗静电聚酰胺材料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）按上述重量配比称取聚酰胺树脂、导电填料、增韧剂、阻燃剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂；
（2）将步骤（1）称取的各原料放入高速混合机中混合，获得以上组分混合物；
（3）将上述组分混合物由螺杆挤出机的主喂料口加入，再将上述重量的碳纤维从所述螺杆挤出机的碳纤口加入，经螺杆挤出机中挤出造粒和拉条切粒，即得无卤阻燃抗静电聚酰胺材料。
其中，螺杆挤出机料筒从加料口到机头各段温度范围为：一区温度280℃，二区温度285℃，三区温度290℃，四区温度295℃，五区温度为300℃，六区温度为305℃，机头温度为310℃，螺杆转速为350rpm，喂料频率为18Hz。
实施例2
一种无卤阻燃抗静电聚酰胺材料，该材料由包含以下重量份的组分制成：
聚酰胺树脂 42份；
碳纤维 18份；
导电填料 23份；
增韧剂 12份；
阻燃剂 10份；
偶联剂 8份；
分散剂 6.5份；
抗氧剂 2.2份。
其中，所述聚酰胺树脂选用聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺46、聚酰胺1212、芳香族聚酰胺中的一种或两种以上的混合物。
其中，所述碳纤维为连续碳纤维，且直径为10-15微米。
其中，所述导电填料炭黑、多壁碳纳米管和石墨的混合物，其中，所述混合物中多壁碳纳米管的含量不少于20%，所述炭黑与石墨的重量比不小于2:1。
其中，所述阻燃剂为重量比为1:5的聚膦酸酯和磷酸三苯酯的混合物。
其中，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸钾偶联剂或铝酸酯偶联剂。
其中，所述分散剂为乙撑双硬酯酰胺、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、甲撑双硬酯酰胺、聚酯蜡中的一种或两种以上混合物。
其中，所述抗氧剂为受阻酚类或亚磷酸酯类抗氧剂。
本发明还提供了上述无卤阻燃抗静电聚酰胺材料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）按上述重量配比称取聚酰胺树脂、导电填料、增韧剂、阻燃剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂；
（2）将步骤（1）称取的各原料放入高速混合机中混合，获得以上组分混合物；
（3）将上述组分混合物由螺杆挤出机的主喂料口加入，再将上述重量的碳纤维从所述螺杆挤出机的碳纤口加入，经螺杆挤出机中挤出造粒和拉条切粒，即得无卤阻燃抗静电聚酰胺材料。
其中，螺杆挤出机料筒从加料口到机头各段温度范围为：一区温度280℃，二区温度285℃，三区温度290℃，四区温度295℃，五区温度为300℃，六区温度为305℃，机头温度为310℃，螺杆转速为350rpm，喂料频率为18Hz。
实施例3
一种无卤阻燃抗静电聚酰胺材料，该材料由包含以下重量份的组分制成：
聚酰胺树脂 30份；
碳纤维 15份；
导电填料 19份；
增韧剂 8.5份；
阻燃剂 7份；
偶联剂 5份；
分散剂 3.8份；
抗氧剂 1.4份。
其中，所述聚酰胺树脂选用聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺46、聚酰胺1212、芳香族聚酰胺中的一种或两种以上的混合物。
其中，所述碳纤维为连续碳纤维，且直径为10-15微米。
其中，所述导电填料炭黑、多壁碳纳米管和石墨的混合物，其中，所述混合物中多壁碳纳米管的含量不少于20%，所述炭黑与石墨的重量比不小于2:1。
其中，所述阻燃剂为重量比为1:1.35的聚膦酸酯和磷酸三苯酯的混合物。
其中，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸钾偶联剂或铝酸酯偶联剂。
其中，所述分散剂为乙撑双硬酯酰胺、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、甲撑双硬酯酰胺、聚酯蜡中的一种或两种以上混合物。
其中，所述抗氧剂为受阻酚类或亚磷酸酯类抗氧剂。
本发明还提供了上述无卤阻燃抗静电聚酰胺材料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）按上述重量配比称取聚酰胺树脂、导电填料、增韧剂、阻燃剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂；
（2）将步骤（1）称取的各原料放入高速混合机中混合，获得以上组分混合物；
（3）将上述组分混合物由螺杆挤出机的主喂料口加入，再将上述重量的碳纤维从所述螺杆挤出机的碳纤口加入，经螺杆挤出机中挤出造粒和拉条切粒，即得无卤阻燃抗静电聚酰胺材料。
其中，螺杆挤出机料筒从加料口到机头各段温度范围为：一区温度280℃，二区温度285℃，三区温度290℃，四区温度295℃，五区温度为300℃，六区温度为305℃，机头温度为310℃，螺杆转速为350rpm，喂料频率为18Hz。
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 (11)

1.一种无卤阻燃抗静电聚酰胺材料，其特征在于，该材料由包含以下重量份的组分制成：
聚酰胺树脂 22-42份；
碳纤维 12-18份；
导电填料 14-23份；
增韧剂 5-12份；
阻燃剂 3-10份；
偶联剂 2-8份；
分散剂 1.3-6.5份；
抗氧剂 0.3-2.2份。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃抗静电聚酰胺材料，其特征在于，该材料由包含以下重量份的组分制成：
聚酰胺树脂 30份；
碳纤维 15份；
导电填料 19份；
增韧剂 8.5份；
阻燃剂 7份；
偶联剂 5份；
分散剂 3.8份；
抗氧剂 1.4份。
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃抗静电聚酰胺材料，其特征在于，所述聚酰胺树脂选用聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺46、聚酰胺1212、芳香族聚酰胺中的一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的无卤阻燃抗静电聚酰胺材料，其特征在于，所述碳纤维为连续碳纤维，且直径为10-15微米。
5.根据权利要求1所述的无卤阻燃抗静电聚酰胺材料，其特征在于，所述导电填料炭黑、多壁碳纳米管和石墨的混合物，其中，所述混合物中多壁碳纳米管的含量不少于20%，所述炭黑与石墨的重量比不小于2:1。
6.根据权利要求1所述的无卤阻燃抗静电聚酰胺材料，其特征在于，所述阻燃剂为重量比为1:2-1:5的聚膦酸酯和磷酸三苯酯的混合物。
7.根据权利要求1所述的无卤阻燃抗静电聚酰胺材料，其特征在于，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸钾偶联剂或铝酸酯偶联剂。
8.根据权利要求1所述的无卤阻燃抗静电聚酰胺材料，其特征在于，所述分散剂为乙撑双硬酯酰胺、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、甲撑双硬酯酰胺、聚酯蜡中的一种或两种以上混合物。
9.根据权利要求1所述的无卤阻燃抗静电聚酰胺材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类或亚磷酸酯类抗氧剂。
10.一种根据权利要求1-8任一项所述的无卤阻燃抗静电聚酰胺材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按上述重量配比称取聚酰胺树脂、导电填料、增韧剂、阻燃剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂；
（2）将步骤（1）称取的各原料放入高速混合机中混合，获得以上组分混合物；
（3）将上述组分混合物由螺杆挤出机的主喂料口加入，再将上述重量的碳纤维从所述螺杆挤出机的碳纤口加入，经螺杆挤出机中挤出造粒和拉条切粒，即得无卤阻燃抗静电聚酰胺材料。
11.根据权利要求9所述的无卤阻燃抗静电聚酰胺材料的制备工艺，其特征在于，螺杆挤出机料筒从加料口到机头各段温度范围为：一区温度280℃，二区温度285℃，三区温度290℃，四区温度295℃，五区温度为300℃，六区温度为305℃，机头温度为310℃，螺杆转速为350rpm，喂料频率为18Hz。
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