CN110373018A - 一种充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料及其制备方法，所述复合材料按重量份计，包含10‑15份TPP、1‑2份PBT、3‑5份环己烷、1‑2份丁酰乙酸乙酯、5‑6份马来酸酐、9.5‑10份酚醛树脂、15‑20份阻燃剂、0.5‑1份氨基改性硅油、50‑70份尼龙树脂、20‑40份玻璃纤维、0.2‑1份抗氧剂、0.2‑1份润滑剂以及0.1‑1份颜料。本发明中充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料具有高阻燃性能，且色泽明亮，颜色鲜艳，能够和电动工具颜色一致。

Description

一种充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种塑料组合物及其制备方法，特别涉及一种充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料及其制备方法。
背景技术
在电动工具中，充电装置对有较高的要求。一是对阻燃性能要求较高，经常和电器接触容易受热燃烧，材料必须阻燃而且要达到V0级别要求；二是颜色要鲜艳能够和电动工具颜色一致。
尼龙6(PA6)由于具有优良的物理、机械性能是应用最广的工程塑料之一，但是由于酰胺极性键的作用，使得PA6热变形温度低，吸水率高限制了其应用。针对PA6已经有多种多样的改性，而改性物质与体系的相容性导致的材料性质不均一直是难以克服的难题。此外塑料制品的颜色与产品的耐光性、抗氧性、耐热性以及耐酸碱性都有关系，载体树脂除了影响材料的基本性能外，还对产品的颜色的耐候性具有重要的影响，如紫外线引发的树脂照射后其分子结构发生变化出现褪色。现有技术中针对树脂引起的褪色问题，主要是在树脂中紫外线吸收剂等光稳定剂，用来提高着色剂和着色塑料制品的耐光性能。为了解决树脂的耐候性问题，现有技术2015109469616在塑料制品中使用了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，因为PBT具有优良的耐候性、耐热性和强度。但是直接采用耐候性强的树脂的缺陷为与其他树脂基体相容性差，影响材料性能。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料及其制备方法，解决了现有技术中充电装置阻燃性能较差以及容易褪色的问题。
技术方案：本发明所述的一种充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料，按重量份计，包含10-15份TPP、1-2份PBT、3-5份环己烷、1-2份丁酰乙酸乙酯、5-6份马来酸酐、9.5-10份酚醛树脂、15-20份阻燃剂、0.5-1份氨基改性硅油、50-70份尼龙树脂、20-40份玻璃纤维、0.2-1份抗氧剂、0.2-1份润滑剂以及0.1-1份颜料。
优选地，所述抗氧剂为2，6-二叔丁基酚。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸或硬脂酸锌。
优选地，所述酚醛树脂牌号为F51。
优选地，所述阻燃剂牌号为8315。
本发明所述的颜料可根据充电装置常用的颜色选择，但是通常充电装置的色泽需要明亮，且同时需要鲜亮的颜色，故本发明中的颜料可以选择联苯胺黄，用于制备鲜亮黄色的充电塑料外壳。
但是颜料在塑料中的耐候性较差，故本发明中对颜料进行如下处理：
将重量份为1-5份的联苯胺黄超声分散于15-30份的甲基苯基聚硅氧烷中；随后加入5-10份丙烯酸酯共聚物、2-5份纤维素、0.5-1份淀粉、7-10份月桂酸甲酯，随后超声分散，60-70℃，进行均质乳化6-8h，搅拌速度为1000-2000转/min，随后干燥，得处理后颜料微球。
优选地，本发明所述的一种充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料，按重量份计，包含10-15份TPP、1-2份PBT、3-5份环己烷、1-2份丁酰乙酸乙酯、5-6份马来酸酐、9.5-10份酚醛树脂、15-20份阻燃剂、0.5-1份氨基改性硅油、50-70份尼龙树脂、20-40份玻璃纤维、0.2-1份抗氧剂、0.2-1份润滑剂以及0.1-1份颜料微球。
本发明所述的一种充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份计，将10-15份TPP、1-2份PBT、3-5份环己烷、1-2份丁酰乙酸乙酯、5-6份马来酸酐以及9.5-10份酚醛树脂混合，混合温度为80-90℃，混合速度为1000-1200转/min；
(2)将50-70份尼龙树脂、15-20份阻燃剂、0.5-1份氨基改性硅油、0.2-1份抗氧剂、0.2-1份润滑剂、20-40份玻璃纤维以及0.1-1份颜料与步骤(1)中的原料混合，混合温度为80-85℃，混合速度为1500-1600转/min，将所混合的物料投入双螺杆挤出机中，在经过熔融造粒。
优选地，步骤(2)中，所述抗氧剂为2，6-二叔丁基酚。
优选地，步骤(2)中，所述润滑剂为硬脂酸或硬脂酸锌。
优选地，步骤(2)中，所述酚醛树脂牌号为F51。
优选地，步骤(2)中，所述阻燃剂牌号为8315。
优选地，本发明所述的一种充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份计，将10-15份TPP、1-2份PBT、3-5份环己烷、1-2份丁酰乙酸乙酯、5-6份马来酸酐以及9.5-10份酚醛树脂混合，混合温度为80-90℃，混合速度为1000-1200转/min；
(2)将50-70份尼龙树脂、15-20份阻燃剂、0.5-1份氨基改性硅油、0.2-1份抗氧剂、0.2-1份润滑剂、20-40份玻璃纤维以及0.1-1份颜料微球与步骤(1)中的原料混合，混合温度为80-85℃，混合速度为1500-1600转/min，将所混合的物料投入双螺杆挤出机中，在经过熔融造粒。
步骤(2)中所述的颜料微球通过以下方法制备：将重量份为1-5份的联苯胺黄超声分散于15-30份的甲基苯基聚硅氧烷中；随后加入5-10份丙烯酸酯共聚物、2-5份纤维素、0.5-1份淀粉、7-10份月桂酸甲酯，随后超声分散，60-70℃，进行均质乳化6-8h，搅拌速度为1000-2000转/min，随后干燥，得处理后颜料微球。
有益效果：本发明中充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料具有高阻燃性能，且色泽明亮，颜色鲜艳，能够和电动工具颜色一致。
具体实施方式
一、原料及仪器
1.1原料来源
尼龙树脂：PA6 2500江苏海阳化纤有限公司，相对粘度2.4。
玻璃纤维：牌号TCR736，泰山玻璃纤维有限公司；
阻燃剂：Doher-8315；
丙烯酸酯共聚物为液体卡波SF-1，CAS 9003-01-4；
淀粉：变性淀粉CH2020，密度为1.13(g/cm3)，CAS：977052-18-8，罗盖特；
纤维素：高取代羟丙基纤维素，羟丙基含量60-70％，长沙固盟化工科技有限公司；
颜料为联苯胺黄。
1.2主要设备
双螺杆挤出机：CTE65南京科倍隆机械有限公司；塑料成型注塑机；微机控制电子万能测试机；摆锤冲击试验机。
二、样品制备
制备方法：
实施例1：颜料微球的制备
将重量份为5份的联苯胺黄超声分散于30份的甲基苯基聚硅氧烷中；随后加入10份丙烯酸酯共聚物、5份纤维素、1份淀粉、10份月桂酸甲酯，随后超声分散，在70℃条件下，进行均质乳化8h，搅拌速度为1000转/min，反应完毕后，检测乳化后微球的粒径，通过粒度仪检测后的微球粒径为D10-D90在550-590nm，将本发明的颜色微球的粒径控制在与联苯胺黄的颜色范围内，可增加整个颜色的颜色明亮度。将上述反应完毕的微球干燥，得处理后干燥的颜料微球。
本发明的月桂酸甲酯取代了纤维素中的部分羟丙基以及淀粉中的羟基，使得纤维素和淀粉可以作为优良的微球外壳，同时丙烯酸酯共聚物作为悬浮分散剂增加了壳体与油相在界面形成连续相，使得制备的微球粒径均一，此外该颜料微球与树脂体系的相容性优良，避免了现有技术中微球聚合物材料的非极性大，与树脂基体相容性较差的问题。
实施例2：按重量份计，将15份TPP、2份PBT、5份环己烷、2份丁酰乙酸乙酯、6份马来酸酐以及10份酚醛树脂混合，混合温度为80℃，混合速度为1000转/min；
将70份尼龙树脂、15份阻燃剂、0.5份氨基改性硅油、0.2份抗氧剂2，6-二叔丁基酚、0.5份润滑剂硬脂酸、30份玻璃纤维以及1份颜料联苯胺黄与上述原料混合，混合温度为80℃，混合速度为1500转/min，将所混合的物料投入双螺杆挤出机中，在230℃熔融造粒。
实施例3：按重量份计，将15份TPP、2份PBT、5份环己烷、2份丁酰乙酸乙酯、6份马来酸酐以及10份酚醛树脂混合，混合温度为80℃，混合速度为1000转/min；
将70份尼龙树脂、15份阻燃剂、0.5份氨基改性硅油、0.2份抗氧剂2，6-二叔丁基酚、0.5份润滑剂硬脂酸、30份玻璃纤维以及1份实施例1制备的颜料微球与上述原料混合，混合温度为80℃，混合速度为1500转/min，将所混合的物料投入双螺杆挤出机中，在230℃熔融造粒。
对比例1：无TPP，其余同实施例3。
对比例2：无PBT，其余同实施例3。
对比例3：无环己烷，其余同实施例3。
对比例4：无丁酰乙酸乙酯，其余同实施例3。
对比例5：无马来酸酐，其余同实施例3。
三、结果检测
3.1产品力学性能测试
测试环境：测试温度23±2℃，湿度50±5％；试样前处理方式：干态；试样前处理时间24h。
检验标准：拉伸强度：ISO527；弯曲强度：ISO178；悬臂梁缺口冲击强度(23±2℃)：ISO180。
对上述样品进行性能测试，测试结果见表1所示。
表1样品产品性能
从实施例2与实施例3的数据可以看出，本发明中通过添加颜料微球，提高了材料的拉伸强度、弯曲强度以及缺口冲击强度。
从对比例1-5与实施例3的结果可以看出，本发明的TPP、PBT、环己烷、丁酰乙酸乙酯、马来酸酐，可增加聚合物微球以及塑料基体本身的相容性，同时增加了韧性以及拉伸强度，增加了材料的整体力学性能。
3.2产品阻燃性能测试
进一步对以上材料进行2耐阻燃性能检测，性标准为UL94标准。
表2样品阻燃性能测试
从表2的结果可以看出，本发明中丁酰乙酸乙酯与马来酸酐影响了材料的阻燃性能，主要原因是丁酰乙酸乙酯与马来酸酐在后期造粒过程中，可以将材料中的活性基团发生反应，提高了材料的稳定性。
3.3光泽度测试
测量标准：GB8807-88
表3样品光泽度测试
样品 结果(％)
实施例2 81
实施例3 83
对比例1 76
对比例2 63
对比例3 78
对比例4 74
对比例5 76
从表3的结果可以看出，本发明中的PBT对产品的色泽度影响较大，同时可以从对比例看出，产品的均一性能同时可以提高产品的色泽度。
3.4耐候性能测试方法
测量标准：GB/T 22040-2008
拉伸强度性能保留率(％)＝X’÷X0×100
式中：X’为试验后拉伸强度；X0为实验前拉伸强度。
表4耐候性能测试结果
从耐热氧老化性能和耐高温和耐湿性能可以看出，本发明的TPP、环己烷、丁酰乙酸乙酯、马来酸酐影响了材料的在耐热氧老化性能和高温高湿环境下的性能，TPP对产品的抗老化性能影响较大，PBT影响了产品的耐高温性能，环己烷、丁酰乙酸乙酯、马来酸酐，原因是本发明中通过添加马来酸酐将环己烷与尼龙树脂进行接枝，降低了树脂的极性，提高产品耐湿性能。此外，丁酰乙酸乙酯可与酚醛树脂发生缩合反应，降低了酚醛树脂高温环境下变性的几率，使得树脂在交联增韧的同时，解决其不耐热易变脆的缺点。

Claims (10)

1.一种充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料，其特征在于，按重量份计，包含10-15份TPP、1-2份PBT、3-5份环己烷、1-2份丁酰乙酸乙酯、5-6份马来酸酐、9.5-10份酚醛树脂、15-20份阻燃剂、0.5-1份氨基改性硅油、50-70份尼龙树脂、20-40份玻璃纤维、0.2-1份抗氧剂、0.2-1份润滑剂以及0.1-1份颜料。
2.根据权利要求1所述的充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为2，6-二叔丁基酚。
3.根据权利要求1所述的充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸或硬脂酸锌。
4.根据权利要求1所述的充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料，其特征在于，所述酚醛树脂牌号为F51。
5.根据权利要求1所述的充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料，其特征在于，所述阻燃剂牌号为8315。
6.一种充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份计，将10-15份TPP、1-2份PBT、3-5份环己烷、1-2份丁酰乙酸乙酯、5-6份马来酸酐以及9.5-10份酚醛树脂混合，混合温度为80-90℃，混合速度为1000-1200转/min；
(2)将50-70份尼龙树脂、15-20份阻燃剂、0.5-1份氨基改性硅油、0.2-1份抗氧剂、0.2-1份润滑剂、20-40份玻璃纤维以及0.1-1份颜料与步骤(1)中的原料混合，混合温度为80-85℃，混合速度为1500-1600转/min，将所混合的物料投入双螺杆挤出机中，在220～240℃熔融造粒。
7.根据权利要求6所述的充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述抗氧剂为2，6-二叔丁基酚。
8.根据权利要求6所述的充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述润滑剂为硬脂酸或硬脂酸锌。
9.根据权利要求6所述的充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述酚醛树脂牌号为F51。
10.根据权利要求6所述的充电装置用阻燃长玻纤增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述阻燃剂牌号为8315。
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