CN110256843A - 一种阻燃抗静电尼龙材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种阻燃抗静电尼龙材料，按照重量份数，所述尼龙材料由60‑85份聚酰胺、5‑25份增韧剂、10‑20份三氧化二锑与十溴二苯乙烷的混合剂、0.5‑1份抗静电剂和0.1‑0.5份抗氧剂混合制备而成，其中，所述聚酰胺的相对粘度在2‑3之间。本发明所制备的阻燃抗静电尼龙6的力学性能满足矿山机械工具制备的要求，阻燃性、抗静电级别均达到MT113‑85标准要求，居国内先进水平，且该材料具有永久阻燃和抗静电性，克服了难于生产的问题，使该材料的推广成为了可能，由该材料制备的矿山机械工具质轻，易于成型加工，价格便宜。
Description
技术领域
本发明涉及尼龙材料技术领域，具体为一种阻燃抗静电尼龙材料及其制备方法。
背景技术
尼龙具有优良的力学性能，耐磨、耐油、耐溶剂、自润性，是用途广泛的工程塑料之一。由于尼龙是优良的电绝缘高分子材料，其表面电阻为 1014～1016欧姆，体积电阻率为1013～1014欧姆，易产生静电，并且其本身也没有阻燃性，这就限制了尼龙在工业中的应用。随着中国合成材料工业的发展和应用领域的不断拓展，阻燃剂在化学建材、电子电器、交通运输、航天航空、日用家具、室内装饰、衣食住行等各个领域中具有广阔的市场前景。在某些特殊行业，不仅需要材料具有一定的阻燃新能，还需要材料具备抗静电新能。矿用工业工程尼龙就必须使用阻燃抗静电，只有如此，才能减小生产风险，保证生产安全。阻燃剂按有效元素分类，可分为磷系、氯系、溴系和锑基、铝基、硼基阻燃剂等。根据化学组成不同抗静电剂可分为硫酸衍生物、磷酸衍生物、胺类、季铵盐、咪唑类以及环氧乙烷衍生物等。目前市面所使用的阻燃剂、抗静电剂基本以添加型助剂为主，这类助剂在添加时只能均匀分布在材料中，而且这种助剂有效成分含量低，若要达到很好的阻燃抗静电效果，就必须增大助剂添加量，这就会引起材料性能的大幅下降，而且增加成本。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种阻燃抗静电尼龙材料及其制备方法，该方法将十溴二苯乙烷与三氧化二锑与常规的尼龙体系共混，可以强化助剂对尼龙的阻燃抗静电作用，从而减少助剂的使用，在较好的保持尼龙合金强度的同时大幅度提升了尼龙合金的阻燃抗静电性能。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种阻燃抗静电尼龙材料，按照重量份数，所述尼龙材料由60-85份聚酰胺、5-25份增韧剂、10-20份三氧化二锑与十溴二苯乙烷的混合剂、0.5-1份抗静电剂和0.1-0.5份抗氧剂混合制备而成，其中，所述聚酰胺的相对粘度在2-3之间。
所述聚酰胺为脂肪族聚酰胺、脂环族聚酰胺或芳香族聚酰胺中的至少一种，且所述聚酰胺为PA6、PA8、PA11、PA12或PA66中的至少一种。
所述增韧剂为含极性官能团的改性聚烯烃，或含极性官能团的改性聚烯烃和常规聚烯烃的共混物，其中所述极性官能团为羰基官能团。
所述含极性官能团的改性聚烯烃是由甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)或马来酸酐(MAH)接枝改性常规聚烯烃所形成的，其中，所述常规聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、乙丙橡胶和/或乙烯-1-辛烯共聚物中的至少一种。
所述增韧剂为乙烯-1-辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)。
所述三氧化二锑与十溴二苯乙烷的混合剂为三氧化二锑与十溴二苯乙烷按照（3-5）：（2-4）的质量比混合而成。
所述抗静电剂为JWK100。
一种阻燃抗静电尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按照重量份数称取各原料；
2)将原料投入到高速混合器中干混3～5min；
3)将步骤2)得到的物质经主喂料器送入双螺杆挤出机中；
4)将步骤3)得到的物质经过挤出、冷却、切粒、干燥处理，其中，双螺杆挤出机转速为200～300r.p.m；双螺杆挤出机各段温度在220～240℃之间。
本发明的有益技术效果是：
本发明的一种阻燃抗静电尼龙的制备方法，步骤简便，阻燃剂添加量少，阻燃效果效果明显。本发明的阻燃尼龙材料，所使用的三氧化二锑与十溴二苯乙烷的混合剂，不仅能让高分子材料具有较好的阻燃性，还能在一定程度上提高高分子材料的机械性能。该助剂加工方便，对设备要求较低，生产工艺简便，能很大程度的控制生产成本，更能确保生产的安全进行。制备的阻燃剂精度高，水分少，能直接添加使用。
其中，三氧化二锑中的金属离子活性成分和卤系阻燃剂起作用增加卤化氢反应，释放出更加有效的火焰抑制剂-金属卤化物；在显微镜下观察发现，这种材料中的金属化合物改变了炭的外观，使它光亮而无裂缝。这些变化能使炭层具有更好的绝缘性，从而提高阻燃性。在阻燃过程中，吸热量大，有利于降低燃烧时产生的高温；大量的实验和应用证明：三氧化二锑与十溴二苯乙烷混合阻燃效果比单纯的溴锑阻燃要好，机械性能提高，提高氧指数，降低熔滴性。
其中抗静电剂JWK100具有表面活性剂的特征，结构上极性基团和非极性基团兼而有之。常用的极性基团(即亲水基)有:羧酸、磺酸、硫酸、磷酸的阴离子，胺盐、季铵盐的阳离子，以及-OH、-O-等基团，常用的非极性基团(即亲油基或疏水基)有:烷基、烷芳基等，从而形成了纤维工业常用的五种基本类型的ASA，即胺的衍生物，季铵盐，硫酸酯、磷酸酯以及聚乙二醇的衍生物。ASA当涂层用时，疏水基团吸附于材料表面，最外层形成一层ASA 的分子层，达到绝佳的抗静电效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。
本发明实施例中，尼龙6由平煤神马集团提供；增韧剂由佛山市南海柏晨高分子新材料有限公司提供；三氧化二锑与十溴二苯乙烷由上海涵丰实业有限公司。
实施例1：
一种阻燃抗静电尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数比称取原料58.5份PA6，20份增韧剂，20份三氧化二锑、十溴二苯乙烷混合剂，1份抗静电剂JWK100，0.5份抗氧剂1010；
(2)将上述原料放入高速混合机共混5分钟，然后由双螺杆挤出机主喂料口加入；
(3)上述物料经双螺杆挤出机挤出造粒，温度口到机头的温度分别为230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，235℃，其转速为220r.p.m，混合物在双螺杆挤出机内受到剪切、熔融等复合处理；
(4)将步骤(3)得到的物质经过挤出、冷却、切粒、干燥处理得到阻燃抗静电尼龙6。
实施例2：
一种阻燃抗静电尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取原料63.5份PA6，15份增韧剂，20份三氧化二锑、十溴二苯乙烷混合剂，1份抗静电剂JWK100，0.5份抗氧剂1010；
(2)将上述原料放入高速混合机共混5分钟，然后由双螺杆挤出机主喂料口加入；
(3)上述物料经双螺杆挤出机挤出造粒，温度口到机头的温度分别为230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，235℃，其转速为220r.p.m，混合物在双螺杆挤出机内受到剪切、熔融等复合处理；
(4)将步骤(3)得到的物质经过挤出、冷却、切粒、干燥处理得到阻燃抗静电尼龙6。
实施例3：
一种阻燃抗静电尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取原料68.5份PA6，10份增韧剂，20份三氧化二锑、十溴二苯乙烷混合剂，1份抗静电剂JWK100，0.5份抗氧剂1010；
(2)将上述原料放入高速混合机共混5分钟，然后由双螺杆挤出机主喂料口加入；
(3)上述物料经双螺杆挤出机挤出造粒，温度口到机头的温度分别为230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，235℃，其转速为220r.p.m，混合物在双螺杆挤出机内受到剪切、熔融等复合处理；
(4)将步骤(3)得到的物质经过挤出、冷却、切粒、干燥处理得到阻燃抗静电尼龙6。
实施例4：
一种阻燃抗静电尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取原料73.5份PA6，10份增韧剂，15份三氧化二锑、十溴二苯乙烷混合剂，1份抗静电剂JWK100，0.5份抗氧剂1010。
(2)将上述原料放入高速混合机共混5分钟，然后由双螺杆挤出机主喂料口加入；
(3)上述物料经双螺杆挤出机挤出造粒，温度口到机头的温度分别为230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，235℃，其转速为220r.p.m，混合物在双螺杆挤出机内受到剪切、熔融等复合处理；
(4)将步骤(3)得到的物质经过挤出、冷却、切粒、干燥处理得到阻燃抗静电尼龙6。
实施例5：
一种阻燃抗静电尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取原料78.5份PA6，10份增韧剂，15份三氧化二锑、十溴二苯乙烷混合剂，1份抗静电剂JWK100，0.5份抗氧剂1010。
(2)将上述原料放入高速混合机共混5分钟，然后由双螺杆挤出机主喂料口加入；
(3)上述物料经双螺杆挤出机挤出造粒，温度口到机头的温度分别为230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，235℃，其转速为220r.p.m，混合物在双螺杆挤出机内受到剪切、熔融等复合处理；
(4)将步骤(3)得到的物质经过挤出、冷却、切粒、干燥处理得到阻燃抗静电尼龙6。
实施例6：
一种阻燃抗静电尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取原料83.5份PA6，5份增韧剂， 10份三氧化二锑、十溴二苯乙烷混合剂，1份抗静电剂JWK100，0.5份抗氧剂1010；
(2)将上述原料放入高速混合机共混5分钟，然后由双螺杆挤出机主喂料口加入；
(3)上述物料经双螺杆挤出机挤出造粒，温度口到机头的温度分别为230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，235℃，其转速为220r.p.m，混合物在双螺杆挤出机内受到剪切、熔融等复合处理；
(4)将步骤(3)得到的物质经过挤出、冷却、切粒、干燥处理得到阻燃抗静电尼龙6。
实施例7：
(1)按重量份数称取原料60份PA6，5份增韧剂， 10份三氧化二锑、十溴二苯乙烷混合剂，0.5份抗静电剂JWK100，0.1份抗氧剂1010；
(2)将上述原料放入高速混合机共混5分钟，然后由双螺杆挤出机主喂料口加入；
(3)上述物料经双螺杆挤出机挤出造粒，温度口到机头的温度分别为230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，235℃，其转速为220r.p.m，混合物在双螺杆挤出机内受到剪切、熔融等复合处理；
(4)将步骤(3)得到的物质经过挤出、冷却、切粒、干燥处理得到阻燃抗静电尼龙6。
实施例8：
(1)按重量份数称取原料85份PA6，25份增韧剂， 20份三氧化二锑、十溴二苯乙烷混合剂，1份抗静电剂JWK100，0.5份抗氧剂1010；
(2)将上述原料放入高速混合机共混5分钟，然后由双螺杆挤出机主喂料口加入；
(3)上述物料经双螺杆挤出机挤出造粒，温度口到机头的温度分别为230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，235℃，其转速为220r.p.m，混合物在双螺杆挤出机内受到剪切、熔融等复合处理；
(4)将步骤(3)得到的物质经过挤出、冷却、切粒、干燥处理得到阻燃抗静电尼龙6。
实施例9：
(1)按重量份数称取原料75份PA6，15份增韧剂， 15份三氧化二锑、十溴二苯乙烷混合剂，0.8份抗静电剂JWK100，0.3份抗氧剂1010；
(2)将上述原料放入高速混合机共混5分钟，然后由双螺杆挤出机主喂料口加入；
(3)上述物料经双螺杆挤出机挤出造粒，温度口到机头的温度分别为230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，230℃，235℃，其转速为220r.p.m，混合物在双螺杆挤出机内受到剪切、熔融等复合处理；
(4)将步骤(3)得到的物质经过挤出、冷却、切粒、干燥处理得到阻燃抗静电尼龙6。
上述实施例1-9所制备得到的阻燃抗静电尼龙6的极限氧指数为35，表面电阻率≤3*Ω，拉伸强度≥120MPa，弯曲强度≥150MPa，缺口冲击强度≥11。
本发明所制备的阻燃抗静电尼龙6的力学性能满足矿山机械工具制备的要求，阻燃性、抗静电级别均达到MT113-85标准要求，居国内先进水平。且该材料具有永久阻燃和抗静电性，克服了难于生产的问题，使该材料的推广成为了可能。由该材料制备的矿山机械工具质轻，易于成型加工，价格便宜。
Claims (8)
1.一种阻燃抗静电尼龙材料，其特征在于，按照重量份数，所述尼龙材料由60-85份聚酰胺、5-25份增韧剂、10-20份三氧化二锑与十溴二苯乙烷的混合剂、0.5-1份抗静电剂和0.1-0.5份抗氧剂混合制备而成，其中，所述聚酰胺的相对粘度在2-3之间。
2.如权利要求1所述的一种阻燃抗静电尼龙材料，其特征在于：所述聚酰胺为脂肪族聚酰胺、脂环族聚酰胺或芳香族聚酰胺中的至少一种，且所述聚酰胺为PA6、PA8、PA11、PA12或PA66中的至少一种。
3.如权利要求1所述的一种阻燃抗静电尼龙材料，其特征在于：所述增韧剂为含极性官能团的改性聚烯烃，或含极性官能团的改性聚烯烃和常规聚烯烃的共混物，其中所述极性官能团为羰基官能团。
4.如权利要求3所述的一种阻燃抗静电尼龙材料，其特征在于：所述含极性官能团的改性聚烯烃是由甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)或马来酸酐(MAH)接枝改性常规聚烯烃所形成的，其中，所述常规聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、乙丙橡胶和/或乙烯-1-辛烯共聚物中的至少一种。
5.如权利要求1所述的一种阻燃抗静电尼龙材料，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-1-辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)。
6.如权利要求1所述的一种阻燃抗静电尼龙材料，其特征在于：所述三氧化二锑与十溴二苯乙烷的混合剂为三氧化二锑与十溴二苯乙烷按照（3-5）：（2-4）的质量比混合而成。
7.如权利要求1所述的一种阻燃抗静电尼龙材料，其特征在于：所述抗静电剂为JWK100。
8.如权利要求1-7任一所述的一种阻燃抗静电尼龙材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按照重量份数称取各原料；
2)将原料投入到高速混合器中干混3～5min；
3)将步骤2)得到的物质经主喂料器送入双螺杆挤出机中；
4)将步骤3)得到的物质经过挤出、冷却、切粒、干燥处理，其中，双螺杆挤出机转速为200～300r.p.m；双螺杆挤出机各段温度在220～240℃之间。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190920 |
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