CN111087799A - 一种透明阻燃尼龙材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尼龙材料及其制备方法，尤其是一种透明阻燃尼龙材料及其制备方法。本发明的材料包括以下重量份数的组分：尼龙75‑95份，玻璃纤维1‑10份，透明改良剂0.5‑5份，阻燃剂5‑15份，阻燃协效剂为1‑6份，相容剂0.5‑5份，其他助剂0.3‑1份。本发明透明阻燃尼龙材料阻燃等级达到UL 94 1.6mm V0级，透明度超过90%，吸水率低、力学和耐热性能优异、耐油性好、具有良好的耐高低温性能、尺寸稳定性高、外观平整光滑，可回收，用于制备高端移动通信器件外壳、汽车油杯、航天仪表、高端电子电器外壳等对防火和透明度要求高的高端应用领域；另外，产品工艺过程易于工业化生产。

Description

一种透明阻燃尼龙材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种尼龙材料及其制备方法，尤其是一种透明阻燃尼龙材料及其制备方法，属于材料技术领域。
背景技术
随着交通和电子通讯等行业的日益发展,对尼龙部件的阻燃等级有明确要求，更要求材料保持良好的透光性、耐油性等，例如汽车油杯、航空仪表等。这就需要对尼龙进行阻燃改性的同时，达到更高透明度。目前，尼龙常用的阻燃剂在使用时会大大的影响尼龙的透明性，无法达到应用要求。而且，达到UL94 1.6mm V0等级阻燃要求时，大量阻燃剂的添加会造成尼龙韧性严重下降，带来明显副作用。同时，材料还要经受高山、高原、沙漠等极端环境使用要求，这就要求透明阻燃尼龙材料经受住应用环境超高温（长期超过85℃）、超低温（长期处于零下50℃甚至以下）的考验，还要具备低吸湿和高尺寸稳定性，目前仍然未有效实现。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种透明阻燃尼龙材料，该材料兼具优良的阻燃效果与透明度。
一种透明阻燃尼龙材料，原料由以下重量份的组分组成：
尼龙75-95份
玻璃纤维1-10份
透明改良剂0.5-5份
相容剂0.5-5份，
阻燃剂5-15份
阻燃协效剂为1-6份
其他助剂0.3-1份。
进一步的技术方案，所述尼龙材料为尼龙12，尼龙6，尼龙66、尼龙6I、尼龙6T、尼龙9T、尼龙10T中的一种或两种混合物，优选尼龙12与尼龙10T混合物，优选比例为5：1。
进一步的技术方案，所述玻璃纤维为直径8-20um的无碱玻纤；优选直径超过15um的无碱玻纤，优选18um的短切无碱玻璃纤维。
进一步的技术方案，所述透明改良剂为聚乙烯吡咯烷酮、石墨烯、β-环糊精、羟丙基β-环糊精、羟基C18脂肪酸、聚甲基吡咯烷酮中的一种，优选β-环糊精。
进一步的技术方案，所述阻燃剂为改性双环笼状磷系阻燃剂，例如：有机硅改性、聚乙二醇改性、季戊四醇改性、溴化苯乙烯改性、聚醚改性中的一种，优选有机硅改性双环笼状磷酸酯；协效剂为聚乙烯醇、聚乙烯-乙烯醇共聚物、纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米三氧化二铁、蒙脱土中的一种或两种复配物；优选质量份数比例为2：1的聚乙烯醇与蒙脱土复配物。
进一步的技术方案，所述相容剂为聚氧乙烯烷基醇酰胺、羟基-脂肪酸聚氧乙烯酯、烷羟基聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺、聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物中的一种，优选聚氧乙烯烷基醇酰胺。
进一步的技术方案，所述其他助剂主要是稳定剂和润滑剂；其中，所述稳定剂为1010、1098、168、H10、H318中的一种或两种组合，优选H10；所述润滑剂为改性EBS、硅酮、硬脂酸钙、氧化PE蜡、乙撑双脂肪酸酰胺（TAF）中的一种，优选TAF。
一种透明阻燃尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尼龙75-95份，透明改良剂0.5-5份，相容剂0.5-5份，阻燃剂5-15份，阻燃协效剂为1-6份，其他助剂0.3-1份，按重量份数混配成混合物，放入高速混合机中混合1-3min，获得混合物；
(2)通过料斗将步骤（1）获得的混合物加入到双螺杆挤出机中，同时，将玻璃纤维1-10份通过侧喂料口加入，在210-300℃温度下，经历挤出、拉条、牵引、造粒制备成透明阻燃尼龙材料。
有益效果
与现有技术比，本发明具有如下显著优点：
1、本发明通过优选具有特定官能团的相容剂获得了透明尼龙与兼顾透明性阻燃剂之间的良好相容；通过协效剂与阻燃剂的有效复配，实现了材料燃烧等级达到1.6mmV0级别。
2、本发明通过使用大直径玻纤，在尽可能少的损失体系透光性的前提下，提高基体力学和耐热等性能，满足产品对力学、耐热、尺寸稳定性等的高要求；透明改良剂通过与尼龙分子链相互作用，弱化尼龙氢键体系及晶区，降低结晶度，进一步改善了体系透光度，使得阻燃透明尼龙材料透光度超过90%；同时，可实现处于高低温环境下时，吸湿率低、不变形，不失效，满足了电子通信器件外壳、汽车油杯、航天仪表、高端电子电器外壳等对防火和透明度要求高的高端应用领域使用要求。
3、本发明提供该材料的制备方法，工艺可控，生产成本低，效率高、易于实现工业化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
一种透明阻燃尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尼龙75-95份，透明改良剂0.5-5份，相容剂0.5-5份，阻燃剂5-15份，阻燃协效剂为1-6份，其他助剂0.3-1份，按重量份数混配成混合物，放入高速混合机中混合1-3min，获得混合物；
(2)通过料斗将步骤（1）获得的混合物加入到双螺杆挤出机中，同时，将玻璃纤维1-10份通过侧喂料口加入，在210-300℃温度下，经历挤出、拉条、牵引、造粒制备成透明阻燃尼龙材料。
所述尼龙材料为尼龙12，尼龙6，尼龙66、尼龙6I、尼龙6T、尼龙9T、尼龙10T中的一种或两种混合物，优选尼龙12与尼龙10T混合物，优选比例为5：1。
所述玻璃纤维为直径8-20um的无碱玻纤；优选直径超过15um的无碱玻纤，优选18um的短切无碱玻璃纤维。
所述透明改良剂为聚乙烯吡咯烷酮、石墨烯、β-环糊精、羟丙基β-环糊精、羟基C18脂肪酸、聚甲基吡咯烷酮中的一种，优选β-环糊精。
所述阻燃剂为改性双环笼状磷系阻燃剂，例如：有机硅改性、聚乙二醇改性、季戊四醇改性、溴化苯乙烯改性、聚醚改性中的一种，优选有机硅改性双环笼状磷酸酯；协效剂为聚乙烯醇、聚乙烯-乙烯醇共聚物、纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米三氧化二铁、蒙脱土中的一种或两种复配物；优选质量份数比例为2：1的聚乙烯醇与蒙脱土复配物。
所述相容剂为聚氧乙烯烷基醇酰胺、羟基-脂肪酸聚氧乙烯酯、烷羟基聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺、聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物中的一种，优选聚氧乙烯烷基醇酰胺。
所述其他助剂主要是稳定剂和润滑剂；其中，所述稳定剂为1010、1098、168、H10、H318中的一种或两种组合，优选H10；所述润滑剂为改性EBS、硅酮、硬脂酸钙、氧化PE蜡、乙撑双脂肪酸酰胺（TAF）中的一种，优选TAF。
按照上述方法，通过调整具体组分和份数，制备3种透明阻燃尼龙材料，具体配方如下表1所示。
Figure DEST_PATH_IMAGE002
以上实施例性能结果如下表所示。
本发明产品对比例与实施例性能表
Figure DEST_PATH_IMAGE004
从以上结果可以看出，实施例1，实施例2，实施例3结果表明：本发明实现了阻燃尼龙材料透明性与阻燃性能的有效兼顾，同时，材料具有良好的强度和韧性平衡，以及尺寸稳定性。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透明阻燃尼龙材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
尼龙75-95份
玻璃纤维1-10份
透明改良剂0.5-5份
相容剂0.5-5份
阻燃剂5-15份
阻燃协效剂1-6份
其他助剂0.3-1份。
2.根据权利要求1所述透明阻燃尼龙材料，其特征在于：所述尼龙为尼龙12、尼龙6、尼龙66、尼龙6I、尼龙6T、尼龙9T、尼龙10T中的一种或两种混合物；
优选尼龙12与尼龙10T混合物，优选比例为5：1。
所述玻璃纤维为直径8-20um的无碱玻纤。
3.根据权利要求2所述透明阻燃尼龙材料，其特征在于：
所述尼龙为质量比为5：1的尼龙12与尼龙10T混合物；
所述玻璃纤维为直径18um的短切无碱玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述透明阻燃尼龙材料，其特征在于：所述透明改良剂为聚乙烯吡咯烷酮、石墨烯、β-环糊精、羟丙基β-环糊精、羟基C18脂肪酸、聚甲基吡咯烷酮中的一种。
5.根据权利要求4所述透明阻燃尼龙材料，其特征在于：所述透明改良剂为β-环糊精。
6.根据权利要求1所述透明阻燃尼龙材料，其特征在于：所述阻燃剂为改性双环笼状磷系阻燃剂，改性双环笼状磷系阻燃剂是有机硅改性、聚乙二醇改性、季戊四醇改性、溴化苯乙烯改性、聚醚改性双环笼状磷系阻燃剂中的一种；
所述协效剂为聚乙烯醇、聚乙烯-乙烯醇共聚物、纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米三氧化二铁、蒙脱土中的一种或两种复配物。
7.根据权利要求6所述透明阻燃尼龙材料，其特征在于：
所述阻燃剂为有机硅改性双环笼状磷酸酯；
所述协效剂为质量份数比为2：1的聚乙烯醇与蒙脱土复配物。
8.根据权利要求1所述透明阻燃尼龙材料，其特征在于：所述相容剂为聚氧乙烯烷基醇酰胺、羟基-脂肪酸聚氧乙烯酯、烷羟基聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺、聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物中的一种；
所述其他助剂是稳定剂和润滑剂；其中，所述稳定剂为1010、1098、168、H10、H318中的一种或两种组合；所述润滑剂为改性EBS、硅酮、硬脂酸钙、氧化PE蜡、乙撑双脂肪酸酰胺TAF中的一种。
9.根据权利要求8所述透明阻燃尼龙材料，其特征在于：所述相容剂为聚氧乙烯烷基醇酰胺；
所述稳定剂为H10；
所述润滑剂为乙撑双脂肪酸酰胺TAF。
10.权利要求1-9任一项所述透明阻燃尼龙材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将尼龙75-95份，透明改良剂0.5-5份，相容剂0.5-5份，阻燃剂5-15份，阻燃协效剂1-6份，其他助剂0.3-1份，按重量份数混配成混合物，放入高速混合机中混合1-3min，获得混合物；
(2)通过料斗将步骤(1)获得的混合物加入到双螺杆挤出机中，同时，将玻璃纤维1-10份通过侧喂料口加入，在210-300℃温度下，经历挤出、拉条、牵引、造粒制备成透明阻燃尼龙材料。
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