CN111040438B - 一种可移印阻燃增强尼龙材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可移印阻燃增强尼龙材料及其制备方法和在制备断路器外壳并采用油墨移印的应用，该材料由(重量份)尼龙45‑75份；玻璃纤维15‑40份；氰尿酸三聚氰胺盐(MCA)8‑15份；移印增强剂0.5‑3份；加工助剂0‑5份。该阻燃增强尼龙材料通过现有的双螺杆挤出机制备。本发明中，通过添加山梨醇酐单棕榈酸酯、十八烷基异氰酸酯和1,6己二异氰酸酯复合体系，使得本发明阻燃增强尼龙复合材料具有优异的机械性能，实现移印标志清晰牢固，可用于制备各种小型断路器外壳材料。
Description
技术领域
本发明涉及断路器外壳材料技术领域，具体涉及一种可移印阻燃增强尼龙材料及其制备方法和在制备断路器外壳并采用油墨移印的应用。
背景技术
尼龙具有优异的综合性能，广泛应用于电子电气、汽车和电子装备等领域。尼龙本身具有自熄性，但是阻燃性能不能达到使用要求，往往需要添加阻燃剂提高尼龙材料的阻燃性能。氰尿酸三聚氰胺盐阻燃体系绿色无污染，可以实现阻燃增强尼龙达到灼热丝960℃，并且阻燃剂价格便宜，广泛用于制备断路器外壳用阻燃增强尼龙。由于MCA阻燃剂对激光不敏感，无法产生有效标识物，所以该体系材料的该类标识方法通常采用移印、喷码等方式进行信息标识。但是该类标识方法所得标识信息在收到机械摩擦或者溶剂污染时容易脱落，引起标识不清晰等问题。
申请公布号CN 102219993 A(申请号为201110117597.4)中国专利申请公开了一种用于低压电器外壳的低成本无卤阻燃聚酰胺材料，其特征是各组分的含量按重量的百分比如下：PA6树脂35～70份，短玻璃纤维2～17份，无机填充材料15～32份，无卤阻燃剂7～24份，稳定添加助剂0.1～1.2份，润滑剂0.1～0.7份。当该技术方案中，无卤阻燃剂为无卤阻燃剂MCA，由于MCA阻燃剂对激光不敏感，无法产生有效标识物，所以该体系材料的该类标识方法通常采用移印、喷码等方式进行信息标识。但是该类标识方法所得标识信息在收到机械摩擦或者溶剂污染时容易脱落，引起标识不清晰等问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述技术存在的缺陷，提供一种可移印阻燃增强尼龙材料及其制备方法和在制备断路器外壳并采用油墨移印的应用，该材料具有优异的机械性能，实现移印标志清晰牢固，可用于制备各种小型断路器外壳材料。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种可移印阻燃增强尼龙材料，由以下重量份的材料组成：
本发明中，通过移印增强剂可实现可移印阻燃增强尼龙材料的移印标志清晰牢固，可用于制备各种小型断路器外壳材料。
以下作为本发明的优选技术方案：
进一步优选，所述的可移印阻燃增强尼龙材料，由以下重量份的材料组成：
所述的尼龙为PA6、PA66中的一种或两种。
所述的玻璃纤维为无碱短切玻纤，经过氨基类偶联剂处理，直径为5～15μm，长度为1.5～5mm，进一步优选，直径为9μm～12μm，长度为3mm～4.5mm。
所述的移印增强剂为山梨醇酐单棕榈酸酯、十八烷基异氰酸酯和1,6己二异氰酸酯的混合物，进一步优选，所述的山梨醇酐单棕榈酸酯、十八烷基异氰酸酯和1,6己二异氰酸酯三者的质量比为0.5～2：0.3～1：0.05～0.4，进一步优选为0.8～1.5：0.5～0.8：0.15～0.2。本发明中，山梨醇酐单棕榈酸酯由于含有丰富的羟基，与油墨树脂具有很好的亲和性，同时棕榈酸酯结构含量长碳链结构赋予良好的脱模性。本发明还通过加入十八烷基异氰酸酯与山梨醇酐单棕榈酸酯的羟基反应调控阻燃增强尼龙表面张力，提高油墨在尼龙材料表面的浸润效果，从而提高尼龙材料移印标志的清晰度。双异氰酸酯组分(十八烷基异氰酸酯和1,6己二异氰酸酯)的添加通过异氰酸酯和尼龙树脂氨基、羧基反应，也可以与山梨醇酐棕榈酸酯的羟基反应，将尼龙基体和移印增强剂组分之间产生微交联反应，从而提高移印增强剂和尼龙树脂的附着力，可以有效减少移印增强剂在外力作用下与尼龙基体的分离而产生的脱离现象，从而实现移印标志清晰牢固。
所述的加工助剂为抗氧剂。
进一步优选，所述的可移印阻燃增强尼龙材料，由以下重量份的材料组成：
最优选的，所述的可移印阻燃增强尼龙材料，由以下重量份的材料组成：
一种可移印阻燃增强尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
将山梨醇酐单棕榈酸酯、十八烷基异氰酸酯和1,6己二异氰酸酯在密闭环境中搅拌混合处理，得到移印增强剂，将移印增强剂、尼龙、氰尿酸三聚氰胺盐(MCA)、玻璃纤维和加工助剂由双螺杆挤出机主喂料口进料，经过双螺杆输送和剪切作用下，材料充分熔融塑化后，拉条、冷却、切粒得到阻燃增强尼龙复合材料。
所述的混合处理的时间为0.5～2小时，进一步优选为1小时。
所述的双螺杆挤出机中熔融塑化的温度为220℃-265℃，螺杆转数为400rpm/min～600rpm/min。
本发明提供的可移印阻燃增强尼龙材料具有优异的机械性能，实现移印标志清晰牢固，可用于制备各种小型断路器外壳材料，所述的可移印阻燃增强尼龙材料特别适合用于制备断路器外壳，并在断路器外壳上采用油墨移印。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明的创新点在于从阻燃增强尼龙和移印油墨相互作用机理入手，通过提高尼龙表面和油墨的相容性和附着力，实现增强标识信息油墨和尼龙树脂基体牢固度的目的。移印采用油墨主要含有丙烯酸树脂类的有机溶液，一方面丙烯酸树脂与尼龙的亲和力有限，并且有机溶剂在尼龙树脂表面的浸润效果差，容易导致移印标志不清晰、牢固度差等缺点；另一方面，在尼龙加工过程中引入润滑剂改善材料脱模性能，润滑剂属于油溶性物质，会进一步降低油墨和树脂的亲和力。本发明采用山梨醇酐单棕榈酸酯、十八烷基异氰酸酯和1,6己二异氰酸酯三组分作为移印增强剂。山梨醇酐单棕榈酸酯由于含有丰富的羟基，与油墨树脂具有很好的亲和性，同时棕榈酸酯结构含量长碳链结构赋予良好的脱模性。此外，通过加入十八烷基异氰酸酯与山梨醇酐单棕榈酸酯的羟基反应调控阻燃增强尼龙表面张力，提高油墨在尼龙材料表面的浸润效果，从而提高尼龙材料移印标志的清晰度。双异氰酸酯组分的添加通过异氰酸酯和尼龙树脂氨基、羧基反应，也可以与山梨醇酐棕榈酸酯的羟基反应，将尼龙基体和移印增强剂组分之间产生微交联反应，从而提高移印增强剂和尼龙树脂的附着力，可以有效减少移印增强剂在外力作用下与尼龙基体的分离而产生的脱离现象。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步说明：
尼龙66(华峰，1106)、尼龙6(新绘，2500)、短切玻纤(巨石，无碱短切玻纤，直径为9～12μm，长度3-4.5mm)、润滑剂TAF(兴泰国光)、抗氧剂1098(巴斯夫)、山梨醇酐单棕榈酸酯(市售)、十八烷基异氰酸酯(市售)和1,6己二异氰酸酯(市售)，移印油墨(市售)。
实施例1～2以及对比例1～2
将山梨醇酐单棕榈酸酯、十八烷基异氰酸酯和1,6己二异氰酸酯在密闭容器中搅拌混合处理1h，处理后的混合物和尼龙、氰尿酸三聚氰胺盐、玻璃纤维和加工助剂由双螺杆挤出机主喂料口进料，经过双螺杆输送和剪切作用下，材料充分熔融塑化后，拉条、冷却、切粒得到阻燃增强尼龙复合材料，双螺杆挤出机中熔融塑化的温度为230℃-250℃，螺杆转数为500rpm/min。。
实施例1-2材料配比具体见表1。
表1
| 原料 | 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | 对比例2 |
| PA66 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| PA6 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| MCA | 12 | 12 | 12 | 12 |
| 玻纤 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 抗氧剂1098 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 山梨醇酐单棕榈酸酯 | 0.8 | 1.5 | / | 0.8 |
| 十八烷基异氰酸酯 | 0.5 | 0.8 | / | / |
| 1,6己二异氰酸酯 | 0.2 | 0.15 | / | / |
| 润滑剂TAF | / | / | 0.8 | / |
所得粒料按照ISO测试标准注塑成相应样条，然后在23±2℃、50±5％相对湿度的环境下放置24h后进行测试；按照ISO527标准测量拉伸强度；按照ISO178标准测量弯曲强度；按照ISO179标准测量Charpy(夏比冲击试验)无缺口冲击强度；按照ISO75标准测量热变形温度，压力为1.82MPa。
移印标志牢固度测试方法：将阻燃增强尼龙材料压制色板，通过移印机移印后室温25℃放置15min，随后用3M胶带粘住移印标志接触15s后快速撕开胶带，观察移印标识信息清晰度。测试得到的结果如表2所示。
表2
| 项目 | 单位 | 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | 对比例2 |
| 拉伸强度 | MPa | 76 | 77 | 73 | 74 |
| 弯曲强度 | MPa | 115 | 113 | 111 | 110 |
| Charpy无缺口冲击 | kJ/m<sup>2</sup> | 40 | 42 | 39 | 40 |
| 热变形温度 | ℃ | 155 | 157 | 152 | 151 |
| 灼热丝 | ℃ | 960 | 960 | 960 | 960 |
| 移印牢固度 | 牢固 | 牢固 | 严重脱落 | 轻微脱落 |
实施例1-2所得尼龙增强阻燃材料具有优异的机械性能，实现移印标志清晰牢固，可用于制备各种小型断路器外壳材料。
对比例1
对比例1与实施例1差别在于对比例1采用传统润滑剂TAF，由于TAF与油墨相容性差，并且TAF与尼龙树脂附着力低，从而导致移印标志在胶带粘附作用下严重脱落。
对比例2
对比例2与实施例1-2的区别在于对比例2采用山梨醇酐单棕榈酸酯单一组分，该组份与油墨具有较好相容性，但是与尼龙树脂附着力不够，从而产生部分移印标志在胶带粘附作用下发生脱落。
上述仅为本发明的具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (7)
1.一种可移印阻燃增强尼龙材料，其特征在于，由以下重量份的材料组成：
尼龙 45-75份；
玻璃纤维 15-40份；
氰尿酸三聚氰胺盐 8-15份；
移印增强剂 0.5-3份；
加工助剂 0-5份；
所述的尼龙为PA6、PA66中的一种或两种；
所述的移印增强剂为山梨醇酐单棕榈酸酯、十八烷基异氰酸酯和1,6己二异氰酸酯的混合物；
所述的山梨醇酐单棕榈酸酯、十八烷基异氰酸酯和1,6己二异氰酸酯三者的质量比为0.5~2：0.3~1：0.05~0.4。
2.根据权利要求1所述的可移印阻燃增强尼龙材料，其特征在于，由以下重量份的材料组成：
尼龙 50-70份；
玻璃纤维 25-35份；
氰尿酸三聚氰胺盐 8-15份；
移印增强剂 0.5-3份；
加工助剂 0-5份。
3.根据权利要求1或2所述的可移印阻燃增强尼龙材料，其特征在于，所述的玻璃纤维为无碱短切玻纤，直径为5~15μm，长度为1.5~5mm。
4.根据权利要求1所述的可移印阻燃增强尼龙材料，其特征在于，由以下重量份的材料组成：
尼龙66 25~35份；
尼龙6 25~35份；
玻璃纤维 25~35份；
氰尿酸三聚氰胺盐 10~14份；
山梨醇酐单棕榈酸酯 0.5-2份；
十八烷基异氰酸酯 0.3-1份；
1,6己二异氰酸酯 0.1-0.4份；
加工助剂 0~1份。
5.根据权利要求1~4任一项所述的可移印阻燃增强尼龙材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将山梨醇酐单棕榈酸酯、十八烷基异氰酸酯和1,6己二异氰酸酯在密闭环境中搅拌混合处理，得到移印增强剂，将移印增强剂、尼龙、氰尿酸三聚氰胺盐、玻璃纤维和加工助剂由双螺杆挤出机主喂料口进料，经过双螺杆输送和剪切作用下，材料充分熔融塑化后，拉条、冷却、切粒得到阻燃增强尼龙复合材料。
6.根据权利要求1所述的可移印阻燃增强尼龙材料在制备断路器外壳中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，在所述断路器外壳上采用油墨移印。
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Denomination of invention: A transfer printing flame retardant reinforced nylon material and its preparation method and application Effective date of registration: 20231214 Granted publication date: 20221115 Pledgee: China Postal Savings Bank Co.,Ltd. Rui'an City Branch Pledgor: ZHEJIANG SHINY NEW MATERIAL CO.,LTD. Registration number: Y2023980071401 |