CN110922748A - 一种低烟无卤阻燃尼龙12及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料领域，具体地，公开了一种低烟无卤阻燃尼龙12及其制备方法。该低烟无卤阻燃尼龙12包括PA12树脂、有机次膦酸铝、胺类聚磷酸盐、增塑剂、抑烟剂、成炭剂、抗氧剂、分散剂、成核剂。本发明所述的低烟无卤阻燃尼龙12，阻燃性能优异，加工性能良好，烟密度及烟毒性符合EN45545‑2标准，环保安全。本发明所述的低烟无卤阻燃尼龙12的制备方法，步骤简单易行，质量稳定可控。

Description

一种低烟无卤阻燃尼龙12及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种低烟无卤阻燃尼龙12及其制备方法。
背景技术
尼龙的出现是高分子领域的一个重要的里程碑，其在生产生活中具有非常广泛的应用。其中，尼龙12具有非常优异的综合性能。尼龙12具有很好的电器绝缘性，不像尼龙6或尼龙66会因潮湿而影响其绝缘性能；同时，尼龙12具有很好的抗冲击性能，其耐低温性能可达-70℃，化学性能稳定等优良性质。在加工方面，尼龙12熔点较低，170-180℃，流动性很好，成型加工容易。但是，尼龙12本身不具备阻燃性能，这限制了尼龙12应用的进一步拓展。以波纹管、线缆护套等产品的开发生产为例，这类产品对材质的氧指数、烟密度等评价阻燃性能的参数提出了更高的要求。为了提高阻燃性能，最常用的方法是在尼龙中添加阻燃剂。
然而，目前的阻燃剂多为含卤阻燃剂。含卤聚合物或与含卤阻燃剂组合而成的阻燃混合物具有优良的阻燃性能，但含卤的阻燃尼龙产品加工过程中有刺激性气味，同时对设备的腐蚀较大，广受客户诟病。此外，一旦发生火灾，这类含卤阻燃材料会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成二次危害，对人们的身体健康以及自然环境产生严重的威胁。
因此，探索开发一种低烟无卤阻燃尼龙12材料具有非常重要的应用价值。
发明内容
发明目的：针对现有技术存在的不足，本发明提供一种低烟无卤阻燃尼龙12及其制备方法。
技术方案：为了达到上述目的，本发明提供一种低烟无卤阻燃尼龙12，按照重量计包括如下组分：
Figure BDA0002313125850000021
优选地，上述的低烟无卤阻燃尼龙12，按照重量计包括如下组分：
Figure BDA0002313125850000022
Figure BDA0002313125850000031
优选地，上述的低烟无卤阻燃尼龙12，所述有机次膦酸铝为二乙基次膦酸铝，所述胺类聚磷酸盐为三聚氰胺聚磷酸盐。该复配阻燃剂具有良好的阻燃性能。
优选地，上述的低烟无卤阻燃尼龙12，所述有机次膦酸铝为二(2-氨基乙基)次膦酸铝，所述胺类聚磷酸盐为三聚氰胺氰尿酸盐。该复配阻燃剂具有突出的阻燃性能。
进一步地，上述的低烟无卤阻燃尼龙12，所述有机次磷酸铝和胺类聚磷酸盐的粒径D50＜5μm。优选地，D50＜3μm。选择合适的粒径范围的有机次磷酸铝和胺类聚磷酸盐，既有利于提高阻燃效果，又能够使产品具有优良的挤出外观。
优选地，上述的低烟无卤阻燃尼龙12，所述增塑剂为N-丁基苯磺酰胺；所述抑烟剂为锡酸锌与八钼酸铵的复合物；所述抗氧剂为按重量计CuI:KI＝1:7的复合物；所述分散剂为PA30；所述成核剂为BRUGGOLEN P22。
优选地，上述的低烟无卤阻燃尼龙12，所述成炭剂为比表面积为85m2/g的纳米埃洛石。
本发明提供一种低烟无卤阻燃尼龙12，通过在尼龙12树脂加入有机次膦酸铝和胺类聚磷酸盐复配的阻燃剂，并且对增塑剂、抑烟剂、成炭剂、抗氧剂、分散剂和成核剂等进行反复优化，得到了阻燃性能优异的尼龙12。特别是使用二(2-氨基乙基)次膦酸铝和三聚氰胺氰尿酸盐按特定比例复配以及二乙基次膦酸铝和三聚氰胺聚磷酸盐按特定比例复配时，展现出的综合阻燃性能尤为突出。
进一步地，上述的低烟无卤阻燃尼龙12制备方法，包括以下步骤：
S1：按比例将PA12树脂和增塑剂投入搅拌机中搅拌均匀，得混合物A；
S2：按比例将剩余组分投入搅拌机中搅拌均匀，得混合物B；剩余组分包括：有机次膦酸铝、胺类聚磷酸盐、抑烟剂、成炭剂、抗氧剂、分散剂和成核剂；
S3：将混合A和混合物B按比例投入双螺杆挤出机中挤出造粒，得所述的低烟无卤阻燃尼龙12。
优选地，上述的低烟无卤阻燃尼龙12制备方法，步骤S3为：将混合A和混合物B分别投入失重计量秤中，采用下落式喂料的方式按比例投入双螺杆挤出机中，各组分在双螺杆中熔融挤出、冷却、造粒，得所述的低烟无卤阻燃尼龙12。
优选地，上述的低烟无卤阻燃尼龙12制备方法，步骤S3中，步骤S3中，设置双螺杆挤出机的真空度0.06MPa，并且在150-220℃下熔融挤出。
上述的低烟无卤阻燃尼龙12通过将各原料按比例投入双螺杆挤出机中挤出造粒得到。将混合A和混合物B分别投入失重计量秤中，采用下落式喂料的方式按比例投入双螺杆挤出机中挤出为优选地制备方式。由于各物料的密度、粘性等物化性质相同，采取所有物料全部预混可能会导致物料在混合机中出现混合不均，进而可能会造成在投入双螺杆挤出机时出现分散不均匀的问题。采用A粉体和B粉体各自分别预混后再喂料的方式，并通过失重计量秤精确控制喂料比，可以保证物料均匀，保证产品性能稳定。
有益效果：与现有技术相比，本发明所述的低烟无卤阻燃尼龙12，阻燃性能优异，加工性能良好，烟密度及烟毒性符合或显著优于EN45545-2标准，环保安全。本发明所述的低烟无卤阻燃尼龙12的制备方法，步骤简单易行，质量稳定可控。
具体实施方式
下面通过具体实施例，进一步阐明本发明，这些实施例只是为了说明问题，并不是一种限制。
实施例1
一种低烟无卤阻燃尼龙12，按照重量计包括如下组分：
Figure BDA0002313125850000051
Figure BDA0002313125850000061
本实施例中，所述有机次膦酸铝为二乙基次膦酸铝，所述胺类聚磷酸盐为三聚氰胺聚磷酸盐。
本实施例中，所述有机次磷酸铝和胺类聚磷酸盐的粒径D50＜5μm。
本实施例中，所述增塑剂为N-丁基苯磺酰胺；所述抑烟剂为锡酸锌与八钼酸铵的复合物；所述抗氧剂为按重量计CuI:KI＝1:7的复合物；所述分散剂为PA30；所述成核剂为BRUGGOLEN P22。
本实施例中，所述成炭剂为比表面积为85m2/g的纳米埃洛石。
本实施例中，所述的低烟无卤阻燃尼龙12通过以下步骤制备得到：
S1：按比例将PA12树脂和增塑剂投入搅拌机中搅拌均匀，得混合物A；
S2：按比例将剩余组分投入搅拌机中搅拌均匀，得混合物B；剩余组分包括：有机次膦酸铝、胺类聚磷酸盐、抑烟剂、成炭剂、抗氧剂、分散剂和成核剂；
S3：将混合A和混合物B按比例投入双螺杆挤出机中挤出造粒，得所述的低烟无卤阻燃尼龙12。
本实施例中，步骤S3为：将混合A和混合物B分别投入失重计量秤中，采用下落式喂料的方式按比例投入双螺杆挤出机中，各组分在双螺杆中熔融挤出、冷却、造粒，得所述的低烟无卤阻燃尼龙12。
本实施例中，步骤S3中，设置双螺杆挤出机的真空度0.06MPa，并且在185℃下熔融挤出。
实施例2
一种低烟无卤阻燃尼龙12，按照重量计包括如下组分：
Figure BDA0002313125850000071
本实施例中，所述有机次膦酸铝为二乙基次膦酸铝，所述胺类聚磷酸盐为三聚氰胺聚磷酸盐。
本实施例中，所述有机次磷酸铝和胺类聚磷酸盐的粒径D50＜5μm。
本实施例中，所述增塑剂为N-丁基苯磺酰胺；所述抑烟剂为锡酸锌与八钼酸铵的复合物；所述抗氧剂为按重量计CuI:KI＝1:7的复合物；所述分散剂为PA30；所述成核剂为BRUGGOLEN P22。
本实施例中，所述成炭剂为比表面积为85m2/g的纳米埃洛石。
本实施例中，所述的低烟无卤阻燃尼龙12通过以下步骤制备得到：
S1：按比例将PA12树脂和增塑剂投入搅拌机中搅拌均匀，得混合物A；
S2：按比例将剩余组分投入搅拌机中搅拌均匀，得混合物B；剩余组分包括：有机次膦酸铝、胺类聚磷酸盐、抑烟剂、成炭剂、抗氧剂、分散剂和成核剂；
S3：将混合A和混合物B按比例投入双螺杆挤出机中挤出造粒，得所述的低烟无卤阻燃尼龙12。
本实施例中，步骤S3为：将混合A和混合物B分别投入失重计量秤中，采用下落式喂料的方式按比例投入双螺杆挤出机中，各组分在双螺杆中熔融挤出、冷却、造粒，得所述的低烟无卤阻燃尼龙12。
本实施例中，步骤S3中，设置双螺杆挤出机的真空度0.06MPa，并且在150℃下熔融挤出。
实施例3
一种低烟无卤阻燃尼龙12，按照重量计包括如下组分：
Figure BDA0002313125850000081
Figure BDA0002313125850000091
本实施例中，所述有机次膦酸铝为二乙基次膦酸铝，所述胺类聚磷酸盐为三聚氰胺聚磷酸盐。
本实施例中，所述有机次磷酸铝和胺类聚磷酸盐的粒径D50＜5μm。
本实施例中，所述增塑剂为N-丁基苯磺酰胺；所述抑烟剂为锡酸锌与八钼酸铵的复合物；所述抗氧剂为按重量计CuI:KI＝1:7的复合物；所述分散剂为PA30；所述成核剂为BRUGGOLEN P22。
本实施例中，所述成炭剂为比表面积为85m2/g的纳米埃洛石。
本实施例中，所述的低烟无卤阻燃尼龙12通过以下步骤制备得到：
S1：按比例将PA12树脂和增塑剂投入搅拌机中搅拌均匀，得混合物A；
S2：按比例将剩余组分投入搅拌机中搅拌均匀，得混合物B；剩余组分包括：有机次膦酸铝、胺类聚磷酸盐、抑烟剂、成炭剂、抗氧剂、分散剂和成核剂；
S3：将混合A和混合物B按比例投入双螺杆挤出机中挤出造粒，得所述的低烟无卤阻燃尼龙12。
本实施例中，步骤S3为：将混合A和混合物B分别投入失重计量秤中，采用下落式喂料的方式按比例投入双螺杆挤出机中，各组分在双螺杆中熔融挤出、冷却、造粒，得所述的低烟无卤阻燃尼龙12。
本实施例中，步骤S3中，设置双螺杆挤出机的真空度0.06MPa，并且在220℃下熔融挤出。
实施例4
一种低烟无卤阻燃尼龙12，按照重量计包括如下组分：
Figure BDA0002313125850000101
本实施例中，所述有机次膦酸铝为二(2-氨基乙基)次膦酸铝，所述胺类聚磷酸盐为三聚氰胺氰尿酸盐。
本实施例中，所述有机次磷酸铝和胺类聚磷酸盐的粒径D50＜3μm。
本实施例中，所述增塑剂为N-丁基苯磺酰胺；所述抑烟剂为锡酸锌与八钼酸铵的复合物；所述抗氧剂为按重量计CuI:KI＝1:7的复合物；所述分散剂为PA30；所述成核剂为BRUGGOLEN P22。
本实施例中，所述成炭剂为比表面积为85m2/g的纳米埃洛石。
本实施例中，所述的低烟无卤阻燃尼龙12由以下步骤制备得到：
S1：按比例将PA12树脂和增塑剂投入搅拌机中搅拌均匀，得混合物A；
S2：按比例将剩余组分投入搅拌机中搅拌均匀，得混合物B；剩余组分包括：有机次膦酸铝、胺类聚磷酸盐、抑烟剂、成炭剂、抗氧剂、分散剂和成核剂；
S3：将混合A和混合物B按比例投入双螺杆挤出机中挤出造粒，得所述的低烟无卤阻燃尼龙12。
本实施例中，步骤S3为：将混合A和混合物B分别投入失重计量秤中，采用下落式喂料的方式按比例投入双螺杆挤出机中，各组分在双螺杆中熔融挤出、冷却、造粒，得所述的低烟无卤阻燃尼龙12。
本实施例中，步骤S3中，设置双螺杆挤出机的真空度0.06MPa，并且在185℃下熔融挤出。
对比例1
在实施例1的基础上，将有机次膦酸铝改为0份，胺类聚磷酸盐改为24份，其余组分及操作保持不变。
对比例2
在实施例1的基础上，将有机次膦酸铝改为24份，胺类聚磷酸盐改为0份，其余组分及操作保持不变。
对比例3
在实施例1的基础上，将有机次膦酸铝改为6份，胺类聚磷酸盐改为18份，其余组分及操作保持不变。
对比例3
在实施例1的基础上，将有机次膦酸铝改为9份，胺类聚磷酸盐改为21份，其余组分及操作保持不变。
对比例4
在实施例4的基础上，将有机次膦酸铝改为0份，胺类聚磷酸盐改为24份，其余组分及操作保持不变。
对比例5
在实施例4的基础上，将有机次膦酸铝改为24份，胺类聚磷酸盐改为0份，其余组分及操作保持不变。
以下，对实施例1-4得到低烟无卤阻燃尼龙12和对比例1-5进行阻燃性能测试，结果如表1所示。
表1检测结果
Figure BDA0002313125850000121
其中，烟密度的测试按照标准EN45545-2R2中ISO5659-2Ds进行；氧指数的测试按照标准GB/T2406.2-2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为》进行。
表1显示，本发明所述的低烟无卤阻燃尼龙12，阻燃性能优异。以实施例1为例，其作为较优的方案，表现出优良的阻燃性能。以实施例4为例，其作为最佳实施例，表现出突出的阻燃性能。结合对比例可以看到，本发明的阻燃剂的复配方案制得的阻燃尼龙12，其优异的阻燃性能主要归因于复配阻燃剂之间的协同作用，协同的阻燃性能显著优于使用单一阻燃剂或其他复配方案制得的阻燃尼龙。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1. 一种低烟无卤阻燃尼龙12，其特征在于：按照重量计包括如下组分：
PA12树脂 55-65份
有机次膦酸铝 18-24份
胺类聚磷酸盐 4-8份
增塑剂 6-15份
抑烟剂 1-3份
成炭剂 2-4份
抗氧剂 0.2-0.7份
分散剂 0.3-1份
成核剂 0.6-1.5份。
2. 根据权利要求1所述的低烟无卤阻燃尼龙12，其特征在于：按照重量计包括如下组分：
PA12树脂 62份
有机次膦酸铝 18份
胺类聚磷酸盐 6份
增塑剂 10份
抑烟剂 2份
成炭剂 2份
抗氧剂 0.4份
分散剂 0.6份
成核剂 1份。
3.根据权利要求1所述的低烟无卤阻燃尼龙12，其特征在于：所述有机次膦酸铝为二乙基次膦酸铝，所述胺类聚磷酸盐为三聚氰胺聚磷酸盐。
4.根据权利要求1所述的低烟无卤阻燃尼龙12，其特征在于：所述有机次膦酸铝为二（2-氨基乙基）次膦酸铝，所述胺类聚磷酸盐为三聚氰胺氰尿酸盐。
5.根据权利要求4所述的低烟无卤阻燃尼龙12，其特征在于：所述有机次磷酸铝和胺类聚磷酸盐的粒径D50＜5μm。
6. 根据权利要求1-5任一项所述的低烟无卤阻燃尼龙12，其特征在于：所述增塑剂为N-丁基苯磺酰胺；所述抑烟剂为锡酸锌与八钼酸铵的复合物；所述抗氧剂为按重量计CuI:KI=1:7的复合物；所述分散剂为PA30；所述成核剂为BRUGGOLEN P22。
7.根据权利要求5所述的低烟无卤阻燃尼龙12，其特征在于：所述成炭剂为比表面积为85m2/g的纳米埃洛石。
8.根据权利要求1-7任一项所述的低烟无卤阻燃尼龙12制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：按比例将PA12树脂和增塑剂投入搅拌机中搅拌均匀，得混合物A；
S2：按比例将剩余组分投入搅拌机中搅拌均匀，得混合物B；剩余组分包括：有机次膦酸铝、胺类聚磷酸盐、抑烟剂、成炭剂、抗氧剂、分散剂和成核剂；
S3：将混合A和混合物B按比例投入双螺杆挤出机中挤出造粒，得所述的低烟无卤阻燃尼龙12。
9.根据权利要求8所述的低烟无卤阻燃尼龙12制备方法，其特征在于：步骤S3为：将混合A和混合物B分别投入失重计量秤中，采用下落式喂料的方式按比例投入双螺杆挤出机中，各组分在双螺杆中熔融挤出、冷却、造粒，得所述的低烟无卤阻燃尼龙12。
10.根据权利要求8所述的低烟无卤阻燃尼龙12制备方法，其特征在于：步骤S3中，设置双螺杆挤出机的真空度0.06MPa，并且在150-220℃下熔融挤出。
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