CN109535706A - 一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阻燃高分子材料技术领域，公开了一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料及制备方法，该方法加工的热稳定性好，采用双侧喂料的工艺和复配抗氧体系，无卤阻燃剂和玻璃纤维分别从不同的侧进料口喂料，加强了玻璃纤维和无卤阻燃剂的混合性，同时减少无卤阻燃剂在挤出机停留的时间，有效加强了阻燃剂的分散，减少了阻燃剂的表面析出，提高材料的阻燃性。同时，采用复配抗氧剂增加了产品生产过程中的稳定性，产品为本色规格，和色粉、色母具有良好的相容性，并且在配色制作成各种颜色后长期在室外使用时抗黄变老化效果好，无明显颜色变化。

Description

一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料及制备方法
技术领域
本发明涉及阻燃高分子材料技术领域，特别是一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料及制备方法。
背景技术
尼龙(聚酰胺，PA)具有优良的机械力学性能，自美国杜邦(DuPont)公司在 1930年推出，随后通过增强、增韧、阻燃等各种改性，尼龙产品满足了各个领域的需求，已成为世界上产量最大、应用范围最广的工程塑料。卤素阻燃剂一直是世界上产量最大的一类化学阻燃剂，这是因为其阻燃效率高，价格适中，使用范围广。但随着社会的发展，人们对环保越来越重视，尤其以高效、低毒、不含卤素为基准制成的、符合使用要求的无卤阻燃尼龙应运而生，很快的占领了一部分市场，目前这一块市场需求日益广泛。
传统的无卤阻燃尼龙多采用包覆红磷或三聚氰胺盐(MCA)为阻燃剂。采用包覆红磷为阻燃剂的产品，多为红色或黑色规格产品，存在颜色使用的局限性；而且在制备过程中容易产生含磷气体等腐蚀性的气体，对设备损坏和环境污染影响较大。而选用三聚氰胺盐(MCA)阻燃剂添加的产品在注塑成制件时容易出现表面析出的现象，特别是注塑成黑色或彩色制件容易出现水纹现象，外观难以满足客户需求，且燃烧时容易滴落等现象，限制了材料的应用。
市场上无卤阻燃尼龙所使用的阻燃剂单一，种类少，给产品带俩一定的局限性；无卤阻燃尼龙对加工工艺条件要求高，阻燃剂在熔融挤出过程中的分散和热稳定性问题对产品的开发和应用造成一定的限制。而卤素阻燃剂在太阳光下不稳定，游离的卤素容易引发连环的氧化黄变，造成材料的老化变色，耐候性差。随着无卤阻燃尼龙材料应用越来越广泛，阻燃尼龙的耐候性逐渐受到关注，特别是在室外使用时受到高温环境和强紫外线照射，材料变色问题亟待解决，本发明就市场和客户需求提供了一种加工热稳定性好，耐候的无卤阻燃尼龙材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料及制备方法，通过采用中低粘度PA66，PA6(粘度2.0-2.6)和相容剂调节其流动性和韧性，添加复配型的无卤阻燃剂、抗氧剂、光稳定剂和紫外线吸收剂的共混熔融解决了现有技术中产品加工过程中热稳定性差，产品在注塑成制件时容易出现表面析出和降解问题，以及产品在室外使用时易发生老化变色等技术问题。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明公开了一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料，按重量百分比计包含以下组分：
PA66 20-30％，PA6 10-25％，A型无卤阻燃剂5-10％，B型无卤阻燃剂3-8％，相容剂3-10％，玻璃纤维20-30％，润滑剂0.5-1.5％，复合抗氧剂0.3-1.0％，光稳定剂0.3-1.0％，紫外线吸收剂0.4-1.2％。
其中，PA66和PA6的相对粘度为2.0-2.6。
其中，A型无卤阻燃剂为有机次磷酸盐阻燃剂，B型无卤阻燃剂氨基磺酸胍。
其中，相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐(POE-g-MAH)或三元乙丙橡胶接枝马来酸酐(EPDM-g-MAH)共聚物中的一种或其混合。
其中，玻璃纤维为短切玻璃纤维，润滑剂硬脂酰胺类润滑剂。
其中，复合抗氧剂为抗氧剂1098和亚磷酸酯类抗氧剂按照1：2的比例均混制作而成。
其中，光稳定剂为受阻胺光稳定剂，紫外线吸收剂为苯并三唑类或二苯甲酮类中的一种或其混合。
本发明还公开了一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料的制备方法，采用上述任尼龙材料制备，包括以下步骤：
(1)将A型无卤阻燃剂、B型无卤阻燃剂先进行均混，得到物料1。
(2)将PA66、PA6、相容剂、润滑剂，光稳定剂，紫外线吸收剂和复合抗氧剂进行均混均混5min，得到物料2。
(3)将混合好的混合物料加入双螺杆挤出机中，挤出造粒，在主喂料加入物料2，在第一个侧喂料口加物料1，在第二个侧喂料口加入玻璃纤维进行熔融挤出造粒。
本发明还公开了一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料在室外使用的电子电气设备和工程机械零部件产品上的应用。
本发明具有以下有益效果：
1.加工的热稳定性好。本发明采用双侧喂料的工艺和复配抗氧体系，无卤阻燃剂和玻璃纤维分别从不同的侧进料口喂料，加强了玻璃纤维和无卤阻燃剂的混合性，同时减少无卤阻燃剂在挤出机停留的时间，复配抗氧体系也对材料熔融挤出热稳定有很好的效果。
2.本发明通过结合复配无卤阻燃剂、双侧喂料工艺可以使无卤阻燃剂在玻纤进入前喂料，有效加强了阻燃剂的分散，减少了阻燃剂的表面析出，提高材料的阻燃性。同时，采用复配抗氧剂增加了产品生产过程中的稳定性。
3.本发明制备的产品具有很好的耐候性。产品为本色规格，和色粉、色母具有良好的相容性，并且在配色制作成各种颜色后长期在室外使用时抗黄变老化效果好，无明显颜色变化。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
本发明公开了一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料，按重量百分比计包含以下组分：
PA66 20-30％，PA6 10-25％，A型无卤阻燃剂5-10％，B型无卤阻燃剂3-8％，相容剂3-10％，玻璃纤维20-30％，润滑剂0.5-1.5％，复合抗氧剂0.3-1.0％，光稳定剂0.3-1.0％，紫外线吸收剂0.4-1.2％。
其中，PA66和PA6的相对粘度为2.0-2.6。
其中，A型无卤阻燃剂为有机次磷酸盐阻燃剂，B型无卤阻燃剂氨基磺酸胍。
其中，相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐(POE-g-MAH)或三元乙丙橡胶接枝马来酸酐(EPDM-g-MAH)共聚物中的一种或其混合。
其中，玻璃纤维为短切玻璃纤维，润滑剂硬脂酰胺类润滑剂。
其中，复合抗氧剂为抗氧剂1098和亚磷酸酯类抗氧剂按照1：2的比例均混制作而成。
其中，光稳定剂为受阻胺光稳定剂，紫外线吸收剂为苯并三唑类或二苯甲酮类中的一种或其混合。
本发明还公开了一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料的制备方法，采用上述任尼龙材料制备，包括以下步骤：
(1)将A型无卤阻燃剂、B型无卤阻燃剂先进行均混，得到物料1。
(2)将PA66、PA6、相容剂、润滑剂，光稳定剂，紫外线吸收剂和复合抗氧剂进行均混均混5min，得到物料2。
(3)将混合好的混合物料加入双螺杆挤出机中，挤出造粒，在主喂料加入物料2，在第一个侧喂料口加物料1，在第二个侧喂料口加入玻璃纤维进行熔融挤出造粒。
本发明还公开了一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料在室外使用的电子电气设备和工程机械零部件产品上的应用。
实施例2
本实施例以实施例1为基础，针对实施例1所公开的配方进行实验对比说明，建立了若干的实验组，具体如下：
实验组1：按重量百分比计包含以下组分：PA66 30％，PA6 25％，A型无卤阻燃剂10％，B型无卤阻燃剂3.5％，相容剂10％，玻璃纤维20％，润滑剂0.5％，复合抗氧剂0.3％，光稳定剂0.3％，紫外线吸收剂0.4％。
实验组2：按重量百分比计包含以下组分：PA66 25％，PA6 20％，A型无卤阻燃剂8％，B型无卤阻燃剂5％，相容剂9％，玻璃纤维30％，润滑剂1％，复合抗氧剂0.6％，光稳定剂0.6％，紫外线吸收剂0.8％。
实验组3：按重量百分比计包含以下组分：PA66 20％，PA6 22.1％，A型无卤阻燃剂5％，B型无卤阻燃剂8％，相容剂10％，玻璃纤维30％，润滑剂1.5％，复合抗氧剂1％，光稳定剂1％，紫外线吸收剂1.2％。
针对上述三组实验组，进行如下实验：力学实验和老化实验。具体试验方法及条件如下：
(1)自然气候老化试验，按照GB/T 3681-2000《塑料大气暴露试验方法》进行自然气候老化试验。
(2)紫外灯人工气候老化试验,按照ISO 4892-3：2016《塑料实验室光源试验方法第三部分：荧光紫外灯》进行紫外灯人工气候老化试验,试验条件：光源为I型荧光紫外灯(辐射光谱选择UV-A340,发射峰特征波长：300-340nm，模拟日光光谱分布),黑标准温度：(60±3)℃，相对湿度：(50±3)％，喷淋周期1h/5h(喷水时间/不喷水周期时间)。表征方式：色差仪测试不同周期后与未老化的样板色差值△E大小，色差值越大则表示颜色变化越大，耐候效果越差。
表1自然气候老化测试结果一览表
表2紫外灯人工气候老化试验测试结果一览表
另外，还将上述实验组1，实验组2，实验组3制得的尼龙材料进行力学性能测试，力学性能测试环境：23℃±2℃,干态，具体测试结果见表1。
表3各实验组尼龙材料力学性能测试结果一览表
从上述表1-3中可以看出，本发明通过结合复配无卤阻燃剂、双侧喂料工艺可以使无卤阻燃剂在玻纤进入前喂料，有效加强了阻燃剂的分散，减少了阻燃剂的表面析出，提高材料的阻燃性。同时，采用复配抗氧剂增加了产品生产过程中的稳定性，本发明制备的产品具有很好的耐候性。产品为本色规格，和色粉、色母具有良好的相容性，并且在配色制作成各种颜色后长期在室外使用时抗黄变老化效果好，无明显颜色变化。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料，其特征在于，按重量百分比计包含以下组分：
PA66 20-30%，PA6 10-25%，A型无卤阻燃剂5-10%，B型无卤阻燃剂3-8%，相容剂3-10%，玻璃纤维20-30%，润滑剂0.5-1.5%，复合抗氧剂0.3-1.0%，光稳定剂0.3-1.0%，紫外线吸收剂0.4-1.2%。
2.如权利要求1所述的一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料，其特征在于：所述的PA66和PA6的相对粘度为2.0-2.6。
3.如权利要求1或2所述的一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料，其特征在于：所述的A型无卤阻燃剂为有机次磷酸盐阻燃剂，所述的B型无卤阻燃剂氨基磺酸胍。
4.如权利要求3所述的一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料，其特征在于：所述的相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐或三元乙丙橡胶接枝马来酸酐共聚物中的一种或其混合。
5.如权利要求1所述的一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料，其特征在于：所述的玻璃纤维为短切玻璃纤维，所述的润滑剂硬脂酰胺类润滑剂。
6.如权利要求1所述的一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料，其特征在于：所述的复合抗氧剂为抗氧剂1098和亚磷酸酯类抗氧剂按照1：2的比例均混制作而成。
7.如权利要求1所述的一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料，其特征在于：所述的光稳定剂为受阻胺光稳定剂，所述的紫外线吸收剂为苯并三唑类或二苯甲酮类中的一种或其混合。
8.一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料的制备方法，其特征在于：采用权利要求1-7所述任一种尼龙材料制备，包括以下步骤：
（1）将A型无卤阻燃剂、B型无卤阻燃剂先进行均混，得到物料1；
（2）将PA66、PA6、相容剂、润滑剂，光稳定剂，紫外线吸收剂和复合抗氧剂进行均混均混5min，得到物料2；
（3）将混合好的混合物料加入双螺杆挤出机中，挤出造粒，在主喂料加入物料2，在第一个侧喂料口加物料1，在第二个侧喂料口加入玻璃纤维进行熔融挤出造粒。
9.权利要求1-7任一项所述一种耐候无卤阻燃增强尼龙材料在室外使用的电子电气设备和工程机械零部件产品上的应用。
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