CN110591350B - 一种抑烟聚酰胺组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抑烟聚酰胺组合物及其制备方法，所述的抑烟聚酰胺组合物由PA66树脂27~59份，玻纤0~40份，增韧剂0~20份，阻燃剂10~20份，润滑剂0.05~0.5份，抗氧剂0.3~0.5份，PA56树脂8~18份，抑烟剂5‑11份按照重量份组成，从而解决了现有的聚酰胺组合物发烟量大的问题，本发明中的聚酰胺组合物具有低发烟量，其烟密度等级最低可达36.1，且通过UL 94 V‑0等级，氧指数达到32.5，在电工电器领域，它将成为断路器、电动工具等零件外壳的理想选材。

Description

一种抑烟聚酰胺组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种抑烟聚酰胺组合物及其制备方法。

背景技术

聚酰胺66又称尼龙66(PA66)，用作机械附件，如齿轮、润滑轴承；代替有色金属材料做机器外壳，汽车发动机叶片等电子电器器件，而在电子电器领域尼龙的阻燃要求较高。现有的PA66因上游产品己二腈的合成工艺与技术被国外垄断，使得PA66的价格居高不下，并且石油逐渐消耗，原材料也越来越紧缺，环保要求也日益加强。而生物基尼龙56(PA56)是通过生物发酵获得的1,5-戊二胺合成，来源广泛，绿色环保，且在性能上与PA66相当，故而可以很好的用作PA66的替代品。

尼龙材料在电工电器领域使用时，通常需对其进行阻燃增强改性，以满足强度和阻燃性能方面的要求。而材料在燃烧时会释放大量的烟气，产生的烟气则是造成人员死亡的主要原因，据有关报道，在发生火灾时，有80％致人死亡因素是因为烟雾导致。故而，各国对于燃烧时产生的燃烧放热、火焰蔓延和烟气产生的阻燃性能标准已变得越来越严格，尤其在交通运输行业和电子电器行业尤为重要。

《P-N膨胀阻燃剂化学阻燃尼龙66树脂》吕文晏，崔益华，张绪杰等以自合成的双-(对氨基苯甲酸)-苯基氧化(BCNPO)、己二胺、PA66盐为原料，通过高温高压聚合制备了阻燃PA66树脂，当BCNPO质量分数为3％时，所得复合材料的PA66的LOI达到28％，垂直燃烧等级通过V-0级别。

《二乙基次膦酸铝阻燃体系对玻纤增强阻燃共聚尼龙66的性能研究》代秀荣以阻燃共聚尼龙66位母粒，通过添加玻纤，玻纤分散剂，抗氧剂等原料，制备玻纤增强阻燃共聚尼龙66复合材料，通过添加单组份阻燃剂二乙基次膦酸铝(ADP)和双组份ADP/ME，当单组份ADP添加量为16％时，LOI为28.4，通过UL 94 V-0，双组分ADP/ME配比为60:40，添加量为16％时，LOI达到32.6.通过UL 94 V-0。

现有技术中均是通过不同阻燃剂的合理复配，或者将阻燃剂与合成单体进行反应改性，从而改善尼龙复合材料的阻燃性能，但现有的尼龙复合材料在阻燃时仍然存在发烟量大的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种抑烟聚酰胺组合物，发明中的聚酰胺组合物以PA66树脂为基体，PA56树脂为低烟主要组分，配合其他助剂，解决了现有的聚酰胺组合物中高发烟量的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种抑烟聚酰胺组合物，其由以下组分按照重量份组成：

A):PA66树脂27～59份，

B):玻纤0～40份，

C):增韧剂0～20份，

D):阻燃剂10～20份，

E):润滑剂0.05～0.5份，

F):抗氧剂0.3～0.5份，

G):PA56树脂8～18份，

H):抑烟剂5～11份。

进一步的，所述PA66树脂的相对粘度为2.4～2.7。

进一步的，所述玻纤为无碱E级短切玻纤原丝，其直径为7～10μm。

进一步的，所述增韧剂为马来酸酐接枝共聚物。

优选的，所述马来酸酐共聚物包括POE-g-MAH、EPDM-g-MAH中的至少一种。

进一步的，所述阻燃剂为第一阻燃剂、第二阻燃剂、第三阻燃剂、第四阻燃剂中的至少一种，其中，第一阻燃剂为红磷或包覆红磷中的至少一种；

第二阻燃剂为三氧化二锑、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、四溴双酚A中的至少一种；

第三阻燃剂为二乙基次膦酸铝、二丙基次磷酸铝中的至少一种；

第四阻燃剂为三聚氰胺尿酸盐。

进一步的，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的至少一种；

所述润滑剂为硬脂酸季戊四醇酯、酸化聚乙烯蜡中的至少一种。

进一步的，所述PA56树脂为生物基尼龙56聚合物，其相对粘度2.4～2.7，更优选的，其相对粘度为2.7。

进一步的，所述抑烟剂为三氧化钼、八钼酸铵中的至少一种。

更优选的，所述抑烟剂为八钼酸铵。

本发明的另一个目的在于提供上述抑烟聚酰胺组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按配比将所述PA66树脂、所述增韧剂、所述阻燃剂、所述润滑剂、所述抗氧剂、所述PA56树脂和所述抑烟剂混合均匀，得混合物料；

S2、将所述混合物料经过主喂料斗加入到双螺杆挤出机中，并在侧喂料处按照配比加入所述玻纤，经熔融、挤出、切粒制得所述抑烟聚酰胺组合物；其中，所述双螺杆挤出机料筒温度240～265℃，螺杆转速为300～400r/min，真空度为-0.04～0.1MPa。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明中的抑烟聚酰胺组合物具有低发烟量，其烟密度等级最低可达36.1，且通过UL 94V-0等级，氧指数达到32.5，在电工电器领域，它将成为断路器、电动工具等零件外壳的理想选材。

本发明所使用的原料均来自市售，来源广泛。

本发明制备的低发烟量聚酰胺66/56组合物具有低烟密度特优良特性。

本发明制备的低发烟量聚酰胺66/56组合物可满足工业电子电器和交通行业要求的阻燃抑烟要求。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

以下实施例中的各组分：

组分A：PA66，牌号EPR27，相对粘度2.7，购自平顶山神马有限公司；

组分B：短切无碱E级玻璃纤维，直径为10μm，短切长度4.5㎜，牌号为ECS301HP，购自重庆国际复合材料有限公司；

组分C：

C1：POE-g-MAH，牌号：CMG5805-L，购自佳易容相容剂江苏有限公司；

C2：EPDM-g-MAH，牌号：FUSABOND N416，购自美国杜邦公司；

组分D：

D1：三氧化二锑，粒径5μm，购自广东宇星阻燃新材料股份有限公司；

D2：十溴二苯乙烷，牌号802A，购自苏州安鸿泰新材料有限公司；

D3：溴化聚苯乙烯，牌号621，购自美国雅宝公司；

D4：四溴双酚A，购自山东海王化工有限公司；

D5：红磷阻燃母粒，牌号RPM450，购自蓝星(成都)新材料有限公司；

D6：二乙基次膦酸铝，牌号FLR-8003，购自江苏利思德新材料有限公司；

D7：三聚氰胺尿酸盐，MCA-25，购自杭州捷尔斯阻燃化工有限公司；

组分E：硬脂酸酯，牌号TR044，购自德国struktol公司。

组分F：

F1：抗氧剂1098，牌号Irganox 1098，购自德国巴斯夫；

F2：热稳定剂168，牌号Irganox 168，购自德国巴斯夫；

组分G：PA56树脂，相对粘度2.7，购自上海凯赛生物技术有限公司；

组分H：八钼酸铵，购自锦州新华龙实业有限公司。

实施例中的抑烟聚酰胺组合物的制备方法为：

S1、按表1中的配比将PA66树脂、增韧剂、阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、PA56树脂和抑烟剂混合均匀，得混合物料；

S2、将所述混合物料经过主喂料斗加入到双螺杆挤出机中，并在侧喂料处按照配比加入玻纤，经熔融、挤出、切粒制得所述聚酰胺组合物；其中，所述双螺杆挤出机料筒温度250℃，螺杆转速为400r/min，真空度为-0.08MPa。由于双螺杆挤出机在限定保护范围内对组合物的性能影响不大，因此，这里仅给出较优的参数进行实施。

表1实施例中制备原料的组成(重量份数)

表2对比例中制备原料的组成(重量份)

将上述实施例1-12与对比例1-12制备的抑烟PA66/56复合材料和PA66复合材料的密度、垂直燃烧等级、极限氧指数、最大热释放速率、发烟量、最大烟密度、烟密度等级进行检测，其检测标准与性能检测结果分别列于表3和表4所示。

表3实施例中抑烟聚酰胺组合物复合材料性能

表4对比例PA66复合材料性能

注：表3和表4中各测试项目的测试标准为

(1)密度：ISO 1183-1；

(2)垂直燃烧等级UL 94：GB/T 2408-2008；

(3)极限氧指数LOI：GB/T 2406.2-2009；

(4)最大释热速率PHRR：ISO 5660-1:2002；

(5)发烟量TSP：ISO 5660-1:2002；

(6)烟密度等级SDR：GB/T 8627-2007。

从表3可看出，本发明实施例1～12制备的抑烟新型生物基尼龙66/尼龙56组合物，具有较高的氧指数，即较高的耐火性，垂直燃烧等级通过UL94V-0。对比表4中的尼龙66材料，其发烟量与烟密度等级与在加了较大添加量抑烟剂的单纯PA66组合物中相当甚至更低，将PA56与抑烟剂协效作用可降低烟密度，同时减少了抑烟剂的添加量，有利于提高阻燃复合材料的性能，满足电工电器行业以及建筑建材和交通行业对材料的耐火性能和发烟性能的要求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.PA56树脂在抑烟聚酰胺组合物中作为抑烟组分的应用，其特征在于，所述抑烟聚酰胺组合物由以下组分按照重量份组成：

A): PA66树脂27~59份，

B): 玻纤0~40份，

C): 增韧剂0~20份，

D): 阻燃剂10~20份，

E): 润滑剂0.05~0.5份，

F): 抗氧剂0.3~0.5份，

G): PA56树脂8~18份，

H): 抑烟剂5~11份，其中，所述抑烟剂为三氧化钼、八钼酸铵中的至少一种。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述PA66树脂的相对粘度为2.4~2.7。

3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述玻纤为无碱E级短切玻纤原丝，其直径为7~10μm。

4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述增韧剂为马来酸酐接枝共聚物。

5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述马来酸酐接枝共聚物包括POE-g-MAH、EPDM-g-MAH中的至少一种。

6.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述阻燃剂为第一阻燃剂、第二阻燃剂、第三阻燃剂、第四阻燃剂中的一种或多种，其中，第一阻燃剂为红磷或包覆红磷中的至少一种；

第二阻燃剂为三氧化二锑、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、四溴双酚A中的至少一种；

第三阻燃剂为二乙基次膦酸铝、二丙基次膦酸铝中的至少一种；

第四阻燃剂为三聚氰胺尿酸盐。

7.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的至少一种；

所述润滑剂为硬脂酸季戊四醇酯、酸化聚乙烯蜡中的至少一种。

8.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述PA56树脂为生物基尼龙56聚合物，其相对粘度2.4~2.7。