CN110183849A - 一种新型无卤阻燃增强pa66复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合材料技术领域，公开了一种新型无卤阻燃增强PA66复合材料及其制备方法。按重量份计，本发明的新型无卤阻燃增强PA66复合材料包含尼龙66树脂40‑70份，尼龙6树脂5‑20份，阻燃剂8‑20份，协效阻燃剂A 1‑4份，协效阻燃剂B 3‑8份，玻璃纤维20‑50份，黑色母1‑4份，抗氧剂0.3‑0.8份，润滑剂0.3‑0.8份；其中，所述阻燃协效剂为粉末状，阻燃协效剂A为磷酸三聚氰胺、聚磷酸铵中的一种；阻燃协效剂B为双季戊四醇、季戊四醇、山梨醇中的一种，该复合材料具有机械性能好、CTI值高、体积电阻率高、阻燃剂使用量少等特点。

Description

一种新型无卤阻燃增强PA66复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体是涉及一种新型无卤阻燃增强PA66复合材料及其制备方法。

背景技术

尼龙66(PA66)因具有高的抗张强度、优异的抗冲击性能、良好的耐磨性能、较低的摩擦系数和耐化学性能，在汽车、国防、电子电器、包装等领域得到了广泛的应用，是一类重要的工程塑料。近年来，尼龙66的发展和新标准的实施对改性尼龙66复合材料的应用提出了更高的要求。然而，由于尼龙66属于可燃材料，燃烧释放出大量的热量会对人造成较大地伤害。近些年对阻燃PA66的研究不断地深入，大部分还都集中在溴系阻燃体系，经过溴系阻燃剂改性的复合材料燃烧时伴随着大量有毒、有害的浓烟会严重危害人类的健康，而且还污染环境。为了倡导绿色环保理念，汽车以及电子电器行业中对材料的要求不断地提高，所以很有必要开发阻燃剂使用量少、机械性能优良、CTI值高的无卤阻燃产品。目前，市场上存在诸多无卤阻燃剂，大致分为磷系和氮系，但是这两类阻燃剂单独使用时阻燃剂用量都比较大，所以如何降低阻燃剂的用量成为一个新的课题。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供了一种机械性能优良、易加工、阻燃剂使用量小的新型无卤阻燃增强PA66复合材料及其制备方法，解决传统溴系阻燃尼龙66复合材料燃烧时发烟量大，以及目前无卤阻燃增强尼龙66复合材料阻燃剂使用量大的问题。

为达到本发明的目的，按重量份计，本发明的新型无卤阻燃增强PA66复合材料包含尼龙66树脂40-70份，尼龙6树脂5-20份，阻燃剂8-20份，协效阻燃剂A1-4份，协效阻燃剂B3-8份，玻璃纤维20-50份，黑色母1-4份，抗氧剂0.3-0.8份，润滑剂0.3-0.8份；其中，所述阻燃协效剂为粉末状，阻燃协效剂A为磷酸三聚氰胺、聚磷酸铵中的一种；阻燃协效剂B为双季戊四醇、季戊四醇、山梨醇中的一种。

本发明中，优选地，所述尼龙66树脂为己二胺和己二酸脱水聚合的产物，粘度在2.0-2.8之间。

本发明中，优选地，所述尼龙6树脂为己内酰胺开环脱水聚合的产物，粘度在2.0-2.8之间。

本发明中，优选地，所述阻燃剂选自无卤阻燃剂二乙基次磷酸铝、二异丁基次磷酸铝中的一种，所述阻燃剂的物理状态为粉末状或者颗粒状。

本发明中，优选地，所述玻璃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1-5mm。

本发明中，优选地，所述黑色母为PE载体的无机炭黑色母。

本发明中，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)己二胺和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的复配物；进一步优选地，所述N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的质量比为1:1-3。

本发明中，优选地，所述润滑剂为脂肪酯和硅酮母粒的复配物；进一步优选地，所述脂肪酯和硅酮母粒的质量比为1:1-3。

为达到本发明的目的，本发明还提供了一种新型无卤阻燃增强PA66复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)按所需重量份称取原料；

(2)原料的混合：将步骤(1)称得的除玻璃纤维外的原料投入到混料机中混合，混匀之后备用；

(3)造粒，将步骤(2)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玻璃纤维，保持挤出机各温区的温度为235℃-265℃，最终获得产品。

本发明中，优选地，所述挤出机各温区的温度为：一区255℃、二区265℃、三区265℃、四区255℃、五区245℃、六区235℃、七区235℃、八区235℃、机头265℃。

本发明选用次磷酸铝系列作为无卤阻燃剂，同时选用氮磷复合的阻燃剂作为协效阻燃剂大大地提高了体系的阻燃剂活性。此外，本发明还采用了多元醇类物质作为协效阻燃剂，在保证体系阻燃性能的基础上极大地降低了次磷酸铝系列阻燃剂的用量，提高了本发明材料整体的性价比，使得本发明材料具有更强的竞争力。

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。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。

本发明实施例所述尼龙66树脂为己二胺和己二酸脱水聚合的产物，粘度在2.0-2.8之间；所述尼龙6树脂为己内酰胺开环脱水聚合的产物，粘度在2.0-2.8之间；所述阻燃剂为无卤阻燃剂二乙基次磷酸铝、二异丁基次磷酸铝中的一种，物理状态为粉末状或者颗粒状；所述阻燃协效剂A为磷酸三聚氰胺、聚磷酸铵中的一种，物理状态为粉末状；所述阻燃协效剂B为双季戊四醇、季戊四醇、山梨醇中的一种，物理状态为粉末状；所述玻璃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1-5mm；所述黑色母为PE载体的无机炭黑色母；所述抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的复配物；若无特别说明，本发明实施例所述N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的质量比为1:1-3；所述润滑剂为脂肪酯和硅酮母粒的复配物；若无特别说明，本发明实施例所述脂肪酯和硅酮母粒的质量比为1:1-3。

而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

一种新型无卤阻燃增强PA66复合材料，首先按重量份数称取以下物料：

其中，所述阻燃协效剂A为粉末状磷酸三聚氰胺，所述阻燃协效剂B为粉末状季戊四醇。

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40份玻璃纤维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：一区255℃、二区265℃、三区265℃、四区255℃、五区245℃、六区235℃、七区235℃、八区235℃、机头265℃。

实施例2

一种新型无卤阻燃增强PA66复合材料，首先按重量份数称取以下物料：

其中，所述阻燃协效剂A为粉末状聚磷酸铵，所述阻燃协效剂B为粉末状山梨醇。

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40份玻璃纤维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：一区255℃、二区265℃、三区265℃、四区255℃、五区245℃、六区235℃、七区235℃、八区235℃、机头265℃。

实施例3

一种新型无卤阻燃增强PA66复合材料，首先按重量份数称取以下物料：

其中，所述阻燃协效剂A为粉末状磷酸三聚氰胺，所述阻燃协效剂B为粉末状山梨醇。

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45份玻璃纤维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：一区255℃、二区265℃、三区265℃、四区255℃、五区245℃、六区235℃、七区235℃、八区235℃、机头265℃。

对比例1

不添加协效阻燃剂B的无卤阻燃产品，首先按重量份数称取以下物料：

其中，所述阻燃协效剂A为粉末状磷酸三聚氰胺。

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40份玻璃纤维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：一区255℃、二区265℃、三区265℃、四区255℃、五区245℃、六区235℃、七区235℃、八区235℃、机头265℃。

对比例2

不添加协效阻燃剂A的无卤阻燃产品，首先按重量份数称取以下物料：

其中，所述阻燃协效剂B为粉末状季戊四醇。

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40份玻璃纤维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：一区255℃、二区265℃、三区265℃、四区255℃、五区245℃、六区235℃、七区235℃、八区235℃、机头265℃。

对比例3

不添加尼龙6树脂的无卤阻燃产品，首先按重量份数称取以下物料：

其中，所述阻燃协效剂A为粉末状磷酸三聚氰胺，所述阻燃协效剂B为粉末状山梨醇。

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45份玻璃纤维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：一区255℃、二区265℃、三区265℃、四区255℃、五区245℃、六区235℃、七区235℃、八区235℃、机头265℃。

表1各实施例及对比例产品性能测试结果

由表1可以看出实施例1-3整体性能与对比例1-3相比具有更大地优势，本发明材料特别适用于需要在高温环境下使用的新能源汽车电池外壳。

本领域的技术人员容易理解，以上所述实施例仅为本发明的实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型无卤阻燃增强PA66复合材料，其特征在于，按重量份计，所述新型无卤阻燃增强PA66复合材料，包含尼龙66树脂40-70份，尼龙6树脂5-20份，阻燃剂8-20份，协效阻燃剂A1-4份，协效阻燃剂B3-8份，玻璃纤维20-50份，黑色母1-4份，抗氧剂0.3-0.8份，润滑剂0.3-0.8份；其中，所述阻燃协效剂为粉末状，阻燃协效剂A为磷酸三聚氰胺、聚磷酸铵中的一种；阻燃协效剂B为双季戊四醇、季戊四醇、山梨醇中的一种。

2.根据权利要求1所述的新型无卤阻燃增强PA66复合材料，其特征在于，所述尼龙66树脂为己二胺和己二酸脱水聚合的产物，粘度在2.0-2.8之间。

3.根据权利要求1所述的新型无卤阻燃增强PA66复合材料，其特征在于，所述尼龙6树脂为己内酰胺开环脱水聚合的产物，粘度在2.0-2.8之间。

4.根据权利要求1所述的新型无卤阻燃增强PA66复合材料，其特征在于，所述阻燃剂选自无卤阻燃剂二乙基次磷酸铝、二异丁基次磷酸铝中的一种，所述阻燃剂的物理状态为粉末状或者颗粒状。

5.根据权利要求1所述的新型无卤阻燃增强PA66复合材料，其特征在于，所述玻璃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1-5mm。

6.根据权利要求1所述的新型无卤阻燃增强PA66复合材料，其特征在于，所述黑色母为PE载体的无机炭黑色母。

7.根据权利要求1所述的新型无卤阻燃增强PA66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)己二胺和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的复配物；优选地，所述N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的质量比为1:1-3。

8.根据权利要求1所述的新型无卤阻燃增强PA66复合材料，其特征在于，所述润滑剂为脂肪酯和硅酮母粒的复配物；优选地，所述脂肪酯和硅酮母粒的质量比为1:1-3。

9.一种权利要求1-8任一项所述新型无卤阻燃增强PA66复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)按所需重量份称取原料；

(2)原料的混合：将步骤(1)称得的除玻璃纤维外的原料投入到混料机中混合，混匀之后备用；

(3)造粒，将步骤(2)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玻璃纤维，保持挤出机各温区的温度为235℃-265℃，最终获得产品。

10.根据权利要求9所述新型无卤阻燃增强PA66复合材料的制备方法，其特征在于，所述挤出机各温区的温度为：一区255℃、二区265℃、三区265℃、四区255℃、五区245℃、六区235℃、七区235℃、八区235℃、机头265℃。