CN111363345A - 一种无卤阻燃pa及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃PA，属于PA材料制备技术领域，包括以下原料：PA、纳米氮化铝、改性阻燃剂、纳米二氧化硅、柳絮棉、三聚氰胺氰尿酸盐、聚乙醇、聚氯乙烯树脂、膨胀蛭石、磷酸二（2,3‑二氯丙基）辛酯、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺、硅烷偶联剂KH‑550、乙烯基三乙氧基硅烷、六氯环三磷腈；所述的无卤阻燃PA是经过制备基料，制备改性料后将主料和改性料混合后制得。本发明制备得到的PA材料具有优异的耐火性能。

Description

一种无卤阻燃PA及其制备方法
技术领域
本发明属于PA材料的制备技术领域，具体涉及一种无卤阻燃PA及其制备方法。
背景技术
PA材料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐火性、硬度及抗老化性均优的塑料。日本业界将它定义为可以作为构造用及机械零件用的高性能塑料，耐火性在100°C以上，主要运用在工业上。常规的PA材料种类包括PA、聚缩醛、变性聚苯醚、聚酯、聚苯硫醚等。绝大多数的塑料都是可燃性物质，而塑料的建筑材料、交通运输材料、家用电器材料等都需要塑料制品不燃烧，有良好的阻燃性能，要求塑料在大火中的发烟度要小。
中国专利申请文献“一种高冲击无卤阻燃POK/PA合金材料（公开号：CN106700525A）”公开了一种高冲击无卤阻燃POK/PA合金材料，由以下成分按如下重量份组成：聚酮POK200-400份；尼龙PA6400-700份；相容冲击改性剂10-100份；无卤阻燃剂50-150份；助剂5-15份。本发明的高冲击无卤阻燃POK/PA合金材料具有良好的高冲击性能，23°C可以达到250J/M；-30°C可以达到150J/M，且无卤阻燃可以达到V-0；材料的磨耗系数优于单纯的阻燃PA6，达到6.9mm3/kg/km；材料的热变形温度高于单纯的阻燃PA6，达到190°C。但其阻燃性能依然无法满足实际使用时的需求，故亟需开发一种阻燃更高的PA材料来解决上述PA材料的阻燃性能不足的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种无卤阻燃PA及其制备方法，以解决在专利申请文献“一种高冲击无卤阻燃POK/PA合金材料（公开号：CN 106700525A）”公开的PA材料的基础上，如何优化组分、用量、方法等，提高PA材料耐火性能的问题。
为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种无卤阻燃PA，包括以下原料：PA、纳米氮化铝、改性阻燃剂、纳米二氧化硅、柳絮棉、三聚氰胺氰尿酸盐、聚乙醇、聚氯乙烯树脂、膨胀蛭石、磷酸二（2,3-二氯丙基）辛酯、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺、硅烷偶联剂KH-550、乙烯基三乙氧基硅烷、六氯环三磷腈；
所述改性阻燃剂，以重量份为单位，包括以下原料：聚甲基丙烯酸甲酯8-12份、过硫酸钾1-5份、聚偏氟乙烯2-5份、锌苯磷酸3-6份、硅烷偶联剂KH-550 4-8份、硅藻土3-9份、多聚磷酸铝2-6份、海泡石粉4-8份、纳米氢氧化铝3-9份、三氧化锑2-5份、硼酸锌4-8份；
所述PA、膨胀蛭石、纳米氮化铝、改性阻燃剂、硅烷偶联剂KH-550的重量比为（15-25）：（6-9）：（4-8）：（9-12）：（1-3）。
进一步的，所述PA、膨胀蛭石、纳米氮化铝、改性阻燃剂、硅烷偶联剂KH-550的重量比为21.3：7.2：5.8：10.8：2.3。
进一步的，以重量份为单位，包括以下原料：PA15-25份、纳米氮化铝4-8份、改性阻燃剂9-12份、纳米二氧化硅3-6份、柳絮棉1-5份、三聚氰胺氰尿酸盐 1-3份、聚乙醇2-5份、聚氯乙烯树脂4-8份、膨胀蛭石6-9份、磷酸二（2,3-二氯丙基）辛酯3-9份、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺2-5份、硅烷偶联剂KH-5501-3份、乙烯基三乙氧基硅烷4-8份、六氯环三磷腈8-12份。
进一步的，所述改性阻燃剂按如下工艺进行制备：将聚甲基丙烯酸甲酯、锌苯磷酸、过硫酸钾和聚偏氟乙烯混合均匀，然后升温至60-80℃，保温2-4h得到核芯，接着加入向核芯中硅烷偶联剂KH-550、硅藻土、海泡石粉、纳米氢氧化铝、三氧化锑、硼酸锌、和多聚磷酸铝混合均匀，于650-850r/min转速搅拌10-30min，调节pH至3.5-5.0，然后升温至65-75℃，保温0.5-1.5h后在核芯外周形成壳层，接着洗涤后真空中于65-75℃干燥至恒重，冷却至室温得到改性阻燃剂。
本发明提出的一种无卤阻燃PA的制备方法，包括以下步骤：
S1、将乙丙橡胶、丁苯橡胶和聚磷酸铵混合均匀，升温至120-130℃，保温10-30min，接着于1500-2500r/min转速搅拌10-30min，冷却至室温得到基料；
S2、将PA和氟碳树脂混合均匀后升温至110-130℃，保温20-40min，接着加入膨胀蛭石、纳米氮化铝、含硅氢基、纤维素醚、炭黑N330、柳絮棉、硅酸钠、氯化石蜡、二甲基硅油、膨胀蛭石、促进剂TMDT、氧化锌、硬脂酸、防老剂RD混合均匀，于850-1050r/min转速搅拌1-2h，然后继续升温至80-90℃，保温5-15min，接着加入改性阻燃剂和硅烷偶联剂KH-550混合均匀，于2500-3500r/min转速搅拌5-15min，冷却至室温得到改性料；
S3、将S1得到的基料升温至110-130℃，保温20-30min，然后加入S2得到的改性料，降温至70-80℃，保温1-2h，于650-850r/min转速搅拌1-2h，冷却至室温后得到，接着将包裹在电缆线芯的外周形成无卤阻燃PA。
进一步的，S1中，向基料中加入乙烯基三乙氧基硅烷和六氯环三磷腈混合均匀，升温至110-130℃，保温10-20min得到改性基料。
本发明具有以下有益效果：
（1）由实施例1-3和对比例7的数据可见，实施例1-3制得的无卤阻燃PA的耐火性能显著高于对比例7制得的PA材料的耐火性能；同时由实施例1-3的数据可见，实施例1为最优实施例。
（2）由实施例1和对比例1-6的数据可见，PA、膨胀蛭石、纳米氮化铝、改性阻燃剂、硅烷偶联剂KH-550在制备无卤阻燃PA中起到了协同作用，协同提高了无卤阻燃PA的耐火性能；这是：
以PA、膨胀蛭石、纳米氮化铝、改性阻燃剂、硅烷偶联剂KH-550作为补强体系，利用PA作为基础PA，膨胀蛭石和纳米氮化铝为耐火填料，膨胀蛭石和纳米氮化铝的表面含有大量的羟基，能够在硅烷偶联剂KH-550的连接作用下与PA表面的不饱和键连接，实现了膨胀蛭石和纳米氮化铝对PA的包围，增大了PA的表面积，实现基础PA在使用时获得了更多的接触面积，并利用包裹在PA外的耐火填料实现对PA耐火性的补强，从而有效提高PA的耐火性能，其中有机改性蒙脱土不仅具有很好的阻隔作用，且有机改性蒙脱土还含有的烷基铵盐发生了霍夫曼降解，形成具有催化活性的酸性点，促进了炭层的形成，炭层的形成能够为纳米氮化铝提供更多交联的空间，纳米氮化铝交联连接到PA后，由于PA外周的不饱和键获得了更多的纳米氮化铝，这些纳米氮化铝可以很好的起到隔绝氧气的作用，进而有效提高PA的耐火性，并配合上具有耐火性的膨胀蛭石和改性阻燃剂，并在硅烷偶联剂KH-550的连接作用下分布在PA外周的各个部位，实现PA表面的各个位置均具有很强的耐火性能。而添加的改性阻燃剂通过以聚甲基丙烯酸甲酯和聚偏氟乙烯为原料，以过硫酸钾为引发剂，制备了核芯，然后以硅烷偶联剂KH-550作为核芯与壳层之间的连接中间体，实现硅藻土、海泡石粉、纳米氢氧化铝、三氧化锑、硼酸锌和多聚磷酸铝均经过硅烷偶联剂KH-550而连接在核芯外周而形成壳层，由于硅藻土、海泡石粉、纳米氢氧化铝、三氧化锑、硼酸锌和多聚磷酸铝均为耐火填料，一方面赋予在核芯外周起到很好的阻燃作用，同时由于核壳的形成从而将制备得到的改性阻燃剂颗粒化，在补强体系中，硅烷偶联剂KH-550可以进一步将改性阻燃剂连接到PA的外周，从而实现PA形成网架结构，在网架结构中，硅烷偶联剂KH-550还可以将膨胀蛭石和纳米氮化铝连接到PA上，在改性阻燃剂、膨胀蛭石和纳米氮化铝共同补强作用下，有效实现了对PA阻燃性能的补强，
同时，由于硅烷偶联剂KH-550受热后会迁移至耐火性单体主料的表面，形成高分子梯度材料，生成了Si-C和Si-O键的无机隔热保护层，且KH-550能够连接在耐火填料表面的羟基与耐火性单体主料之间，实现硅藻土、多聚磷酸铝、海泡石粉、纳米氢氧化铝、三氧化锑和硼酸锌包裹在耐火性单体主料的外周，由这些耐火性填料的耐火性能进一步提高了单体主料的耐火性。
（3）由对比例8-10的数据可见，PA、膨胀蛭石、纳米氮化铝、改性阻燃剂、硅烷偶联剂KH-550的重量比不在（15-25）：（6-9）：（4-8）：（9-12）：（1-3）范围内时，制得的PA材料的耐火性数值与实施例1-3的数值相差甚大，远小于实施例1-3的数值，与现有技术（对比例7）的数值相差不大。本发明的实施例1-3控制制备无卤阻燃PA时通过添加PA、膨胀蛭石、纳米氮化铝、改性阻燃剂、硅烷偶联剂KH-550的重量比为（15-25）：（6-9）：（4-8）：（9-12）：（1-3），实现以PA为补强体系主要原料，以膨胀蛭石、纳米氮化铝、改性阻燃剂作为耐火补强助剂，在硅烷偶联剂KH-550的连接作用下，实现耐火补强助剂表面的羟基与主料PA表面的不饱和键结合，充分利用了膨胀蛭石、纳米氮化铝、改性阻燃剂的耐火性能，实现了对PA的耐火性补强。
（4）通过在基料中加入乙烯基三乙氧基硅烷和六氯环三磷腈，乙烯基三乙氧基硅烷含有机硅官能团，通过乙烯基三乙氧基硅烷上的有机硅官能团替换乙烯基三乙氧基硅烷中的氯原子，在制备基料的过程中，可以利用其丰富的硅元素降低阻燃剂中磷、氮的量，从而提高了PA的耐火性能。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，所述无卤阻燃PA，以重量份为单位，包括以下原料：PA15-25份、纳米氮化铝4-8份、改性阻燃剂9-12份、纳米二氧化硅3-6份、柳絮棉1-5份、三聚氰胺氰尿酸盐1-3份、聚乙醇2-5份、聚氯乙烯树脂4-8份、膨胀蛭石6-9份、磷酸二（2,3-二氯丙基）辛酯3-9份、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺2-5份、硅烷偶联剂KH-5501-3份、乙烯基三乙氧基硅烷4-8份、六氯环三磷腈8-12份。
所述改性阻燃剂按如下工艺进行制备：按重量份将8-12份聚甲基丙烯酸甲酯、3-6份锌苯磷酸、1-5份过硫酸钾和2-5份聚偏氟乙烯混合均匀，然后升温至60-80℃，保温2-4h得到核芯，接着加入向核芯中加入4-8份硅烷偶联剂KH-550、3-9份硅藻土、4-8份海泡石粉、3-9份纳米氢氧化铝、2-5份三氧化锑、4-8份硼酸锌和2-6份多聚磷酸铝混合均匀，于650-850r/min转速搅拌10-30min，调节pH至3.5-5.0，然后升温至65-75℃，保温0.5-1.5h后在核芯外周形成壳层，接着洗涤后真空中于65-75℃干燥至恒重，冷却至室温得到改性阻燃剂。。
所述的无卤阻燃PA的制备方法，包括以下步骤：
S1、将乙丙橡胶、丁苯橡胶和聚磷酸铵混合均匀，升温至120-130℃，保温10-30min，接着于1500-2500r/min转速搅拌10-30min，冷却至室温得到基料，接着向基料中加入乙烯基三乙氧基硅烷和六氯环三磷腈混合均匀，升温至110-130℃，保温10-20min得到改性基料；
S2、将PA和氟碳树脂混合均匀后升温至110-130℃，保温20-40min，接着加入膨胀蛭石、纳米氮化铝、含硅氢基、纤维素醚、炭黑N330、柳絮棉、硅酸钠、氯化石蜡、二甲基硅油、膨胀蛭石、促进剂TMDT、氧化锌、硬脂酸、防老剂RD混合均匀，于850-1050r/min转速搅拌1-2h，然后继续升温至80-90℃，保温5-15min，接着加入改性阻燃剂和硅烷偶联剂KH-550混合均匀，于2500-3500r/min转速搅拌5-15min，冷却至室温得到改性料；
S3、将S1得到的改性基料升温至110-130℃，保温20-30min，然后加入S2得到的改性料，降温至70-80℃，保温1-2h，于650-850r/min转速搅拌1-2h，冷却至室温后得到，接着将包裹在电缆线芯的外周形成无卤阻燃PA。
实施例1
一种所述无卤阻燃PA，以重量份为单位，包括以下原料：PA20份、纳米氮化铝6份、改性阻燃剂10份、纳米二氧化硅4.5份、柳絮棉3份、三聚氰胺氰尿酸盐 2份、聚乙醇3.5份、聚氯乙烯树脂6份、膨胀蛭石7.5份、磷酸二（2,3-二氯丙基）辛酯6份、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺3.5份、硅烷偶联剂KH-5502份、乙烯基三乙氧基硅烷6份、六氯环三磷腈10份。
所述改性阻燃剂按如下工艺进行制备：按重量份将10份聚甲基丙烯酸甲酯、4.5份锌苯磷酸、3份过硫酸钾和3.5份聚偏氟乙烯混合均匀，然后升温至70℃，保温3h得到核芯，接着加入向核芯中加入6份硅烷偶联剂KH-550、6份硅藻土、6份海泡石粉、6份纳米氢氧化铝、3.5份三氧化锑、6份硼酸锌和4份多聚磷酸铝混合均匀，于750r/min转速搅拌20min，调节pH至4，然后升温至70℃，保温1h后在核芯外周形成壳层，接着洗涤后真空中于70℃干燥至恒重，冷却至室温得到改性阻燃剂。
所述的无卤阻燃PA的制备方法，包括以下步骤：
S1、将乙丙橡胶、丁苯橡胶和聚磷酸铵混合均匀，升温至125℃，保温50min，接着于2000r/min转速搅拌20min，冷却至室温得到基料，接着向基料中加入乙烯基三乙氧基硅烷和六氯环三磷腈混合均匀，升温至120℃，保温15min得到改性基料；
S2、将PA和氟碳树脂混合均匀后升温至120℃，保温30min，接着加入膨胀蛭石、纳米氮化铝、含硅氢基、纤维素醚、炭黑N330、柳絮棉、硅酸钠、氯化石蜡、二甲基硅油、膨胀蛭石、促进剂TMDT、氧化锌、硬脂酸、防老剂RD混合均匀，于950r/min转速搅拌1.5h，然后继续升温至85℃，保温10min，接着加入改性阻燃剂和硅烷偶联剂KH-550混合均匀，于3000r/min转速搅拌10min，冷却至室温得到改性料；
S3、将S1得到的改性基料升温至120℃，保温25min，然后加入S2得到的改性料，降温至75℃，保温1.5h，于750r/min转速搅拌1.5h，冷却至室温后得到，接着将包裹在电缆线芯的外周形成无卤阻燃PA。
实施例2
一种所述无卤阻燃PA，以重量份为单位，包括以下原料：PA15份、纳米氮化铝8份、改性阻燃剂9份、纳米二氧化硅6份、柳絮棉1份、三聚氰胺氰尿酸盐 3份、聚乙醇2份、聚氯乙烯树脂8份、膨胀蛭石6份、磷酸二（2,3-二氯丙基）辛酯9份、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺2份、硅烷偶联剂KH-5503份、乙烯基三乙氧基硅烷4份、六氯环三磷腈12份。
所述改性阻燃剂按如下工艺进行制备：按重量份将8-12份聚甲基丙烯酸甲酯、3-6份锌苯磷酸、1-5份过硫酸钾和2-5份聚偏氟乙烯混合均匀，然后升温至60-80℃，保温2-4h得到核芯，接着加入向核芯中加入4-8份硅烷偶联剂KH-550、3-9份硅藻土、4-8份海泡石粉、3-9份纳米氢氧化铝、2-5份三氧化锑、4-8份硼酸锌和2-6份多聚磷酸铝混合均匀，于650-850r/min转速搅拌10-30min，调节pH至3.5-5.0，然后升温至65-75℃，保温0.5-1.5h后在核芯外周形成壳层，接着洗涤后真空中于65-75℃干燥至恒重，冷却至室温得到改性阻燃剂。
所述的无卤阻燃PA的制备方法，包括以下步骤：
S1、将乙丙橡胶、丁苯橡胶和聚磷酸铵混合均匀，升温至120℃，保温30min，接着于1500r/min转速搅拌30min，冷却至室温得到基料，接着向基料中加入乙烯基三乙氧基硅烷和六氯环三磷腈混合均匀，升温至110℃，保温20min得到改性基料；
S2、将PA和氟碳树脂混合均匀后升温至110℃，保温40min，接着加入膨胀蛭石、纳米氮化铝、含硅氢基、纤维素醚、炭黑N330、柳絮棉、硅酸钠、氯化石蜡、二甲基硅油、膨胀蛭石、促进剂TMDT、氧化锌、硬脂酸、防老剂RD混合均匀，于850r/min转速搅拌2h，然后继续升温至80℃，保温15min，接着加入改性阻燃剂和硅烷偶联剂KH-550混合均匀，于2500r/min转速搅拌15min，冷却至室温得到改性料；
S3、将S1得到的改性基料升温至110℃，保温30min，然后加入S2得到的改性料，降温至70℃，保温2h，于650r/min转速搅拌2h，冷却至室温后得到，接着将包裹在电缆线芯的外周形成无卤阻燃PA。
实施例3
一种所述无卤阻燃PA，以重量份为单位，包括以下原料：PA25份、纳米氮化铝4份、改性阻燃剂12份、纳米二氧化硅3份、柳絮棉5份、三聚氰胺氰尿酸盐 1份、聚乙醇5份、聚氯乙烯树脂4份、膨胀蛭石9份、磷酸二（2,3-二氯丙基）辛酯3份、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺5份、硅烷偶联剂KH-5501份、乙烯基三乙氧基硅烷8份、六氯环三磷腈8份。
所述改性阻燃剂按如下工艺进行制备：按重量份将12份聚甲基丙烯酸甲酯、3份锌苯磷酸、5份过硫酸钾和2份聚偏氟乙烯混合均匀，然后升温至80℃，保温2h得到核芯，接着加入向核芯中加入8份硅烷偶联剂KH-550、3份硅藻土、8份海泡石粉、3份纳米氢氧化铝、5份三氧化锑、4份硼酸锌和6份多聚磷酸铝混合均匀，于650r/min转速搅拌30min，调节pH至3.5，然后升温至75℃，保温0.5h后在核芯外周形成壳层，接着洗涤后真空中于75℃干燥至恒重，冷却至室温得到改性阻燃剂。所述的无卤阻燃PA的制备方法，包括以下步骤：
S1、将乙丙橡胶、丁苯橡胶和聚磷酸铵混合均匀，升温至130℃，保温10min，接着于2500r/min转速搅拌10min，冷却至室温得到基料，接着向基料中加入乙烯基三乙氧基硅烷和六氯环三磷腈混合均匀，升温至130℃，保温10min得到改性基料；
S2、将PA和氟碳树脂混合均匀后升温至130℃，保温20min，接着加入膨胀蛭石、纳米氮化铝、含硅氢基、纤维素醚、炭黑N330、柳絮棉、硅酸钠、氯化石蜡、二甲基硅油、膨胀蛭石、促进剂TMDT、氧化锌、硬脂酸、防老剂RD混合均匀，于1050r/min转速搅拌1h，然后继续升温至90℃，保温5min，接着加入改性阻燃剂和硅烷偶联剂KH-550混合均匀，于3500r/min转速搅拌5min，冷却至室温得到改性料；
S3、将S1得到的改性基料升温至130℃，保温20min，然后加入S2得到的改性料，降温至80℃，保温1h，于850r/min转速搅拌1h，冷却至室温后得到，接着将包裹在电缆线芯的外周形成无卤阻燃PA。
对比例1
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备无卤阻燃PA电缆护套的原料中缺少PA、膨胀蛭石、纳米氮化铝、改性阻燃剂、硅烷偶联剂KH-550。
对比例2
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备无卤阻燃PA电缆护套的原料中缺少PA。
对比例3
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备无卤阻燃PA电缆护套的原料中缺少膨胀蛭石。
对比例4
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备无卤阻燃PA电缆护套的原料中缺少纳米氮化铝。
对比例5
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备无卤阻燃PA电缆护套的原料中缺少改性阻燃剂。
对比例6
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备无卤阻燃PA电缆护套的原料中缺少硅烷偶联剂KH-550。
对比例7
采用中国专利申请文献“一种高冲击无卤阻燃POK/PA合金材料（公开号：CN106700525A）”中具体实施例1所述的方法制备无卤阻燃PA。
对比例8
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备无卤阻燃PA电缆护套的原料中PA14份、膨胀蛭石10份、纳米氮化铝3份、改性阻燃剂13份、硅烷偶联剂KH-5500.8份。
对比例9
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备无卤阻燃PA电缆护套的原料中PA26份、膨胀蛭石5份、纳米氮化铝9份、改性阻燃剂7份、硅烷偶联剂KH-5500.9份。
对比例10
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备无卤阻燃PA电缆护套的原料中PA27份、膨胀蛭石10份、纳米氮化铝3份、改性阻燃剂8份、硅烷偶联剂KH-5505份。
对实施例1-3和对比例1-10制得的产品进行耐火性能测试，耐火性能测试按照UL94标准进行测试，高温耐压强度按照YB/T5201标准进行检测，结果如下表所示。
实验项目 UL94耐火性能 高温耐压强度/Mpa
实施例1 V-0 265
实施例2 V-0 263
实施例3 V-0 259
对比例1 V-3 136
对比例2 V-1 253
对比例3 V-1 252
对比例4 V-2 248
对比例5 V-1 236
对比例6 V-2 241
对比例7 V-6 103
对比例8 V-2 145
对比例9 V-3 146
对比例10 V-3 142
由上表可知：
（1）由实施例1-3和对比例7的数据可见，实施例1-3制得的无卤阻燃PA的耐火性能显著高于对比例7制得的PA材料的耐火性能；同时由实施例1-3的数据可见，实施例1为最优实施例。
（2）由实施例1和对比例1-6的数据可见，PA、膨胀蛭石、纳米氮化铝、改性阻燃剂、硅烷偶联剂KH-550在制备无卤阻燃PA中起到了协同作用，协同提高了无卤阻燃PA的耐火性能；这是：
以PA、膨胀蛭石、纳米氮化铝、改性阻燃剂、硅烷偶联剂KH-550作为补强体系，利用PA作为基础PA，膨胀蛭石和纳米氮化铝为耐火填料，膨胀蛭石和纳米氮化铝的表面含有大量的羟基，能够在硅烷偶联剂KH-550的连接作用下与PA表面的不饱和键连接，实现了膨胀蛭石和纳米氮化铝对PA的包围，增大了PA的表面积，实现基础PA在使用时获得了更多的接触面积，并利用包裹在PA外的耐火填料实现对PA耐火性的补强，从而有效提高PA的耐火性能，其中有机改性蒙脱土不仅具有很好的阻隔作用，且有机改性蒙脱土还含有的烷基铵盐发生了霍夫曼降解，形成具有催化活性的酸性点，促进了炭层的形成，炭层的形成能够为纳米氮化铝提供更多交联的空间，纳米氮化铝交联连接到PA后，由于PA外周的不饱和键获得了更多的纳米氮化铝，这些纳米氮化铝可以很好的起到隔绝氧气的作用，进而有效提高PA的耐火性，并配合上具有耐火性的膨胀蛭石和改性阻燃剂，并在硅烷偶联剂KH-550的连接作用下分布在PA外周的各个部位，实现PA表面的各个位置均具有很强的耐火性能。而添加的改性阻燃剂通过以聚甲基丙烯酸甲酯和聚偏氟乙烯为原料，以过硫酸钾为引发剂，制备了核芯，然后以硅烷偶联剂KH-550作为核芯与壳层之间的连接中间体，实现硅藻土、海泡石粉、纳米氢氧化铝、三氧化锑、硼酸锌和多聚磷酸铝均经过硅烷偶联剂KH-550而连接在核芯外周而形成壳层，由于硅藻土、海泡石粉、纳米氢氧化铝、三氧化锑、硼酸锌和多聚磷酸铝均为耐火填料，一方面赋予在核芯外周起到很好的阻燃作用，同时由于核壳的形成从而将制备得到的改性阻燃剂颗粒化，在补强体系中，硅烷偶联剂KH-550可以进一步将改性阻燃剂连接到PA的外周，从而实现PA形成网架结构，在网架结构中，硅烷偶联剂KH-550还可以将膨胀蛭石和纳米氮化铝连接到PA上，在改性阻燃剂、膨胀蛭石和纳米氮化铝共同补强作用下，有效实现了对PA阻燃性能的补强，
同时，由于硅烷偶联剂KH-550受热后会迁移至耐火性单体主料的表面，形成高分子梯度材料，生成了Si-C和Si-O键的无机隔热保护层，且KH-550能够连接在耐火填料表面的羟基与耐火性单体主料之间，实现硅藻土、多聚磷酸铝、海泡石粉、纳米氢氧化铝、三氧化锑和硼酸锌包裹在耐火性单体主料的外周，由这些耐火性填料的耐火性能进一步提高了单体主料的耐火性。
（3）由对比例8-10的数据可见，PA、膨胀蛭石、纳米氮化铝、改性阻燃剂、硅烷偶联剂KH-550的重量比不在（15-25）：（6-9）：（4-8）：（9-12）：（1-3）范围内时，制得的PA材料的耐火性数值与实施例1-3的数值相差甚大，远小于实施例1-3的数值，与现有技术（对比例7）的数值相差不大。本发明的实施例1-3控制制备无卤阻燃PA时通过添加PA、膨胀蛭石、纳米氮化铝、改性阻燃剂、硅烷偶联剂KH-550的重量比为（15-25）：（6-9）：（4-8）：（9-12）：（1-3），实现以PA为补强体系主要原料，以膨胀蛭石、纳米氮化铝、改性阻燃剂作为耐火补强助剂，在硅烷偶联剂KH-550的连接作用下，实现耐火补强助剂表面的羟基与主料PA表面的不饱和键结合，充分利用了膨胀蛭石、纳米氮化铝、改性阻燃剂的耐火性能，实现了对PA的耐火性补强。
（4）通过在基料中加入乙烯基三乙氧基硅烷和六氯环三磷腈，乙烯基三乙氧基硅烷含有机硅官能团，通过乙烯基三乙氧基硅烷上的有机硅官能团替换乙烯基三乙氧基硅烷中的氯原子，在制备基料的过程中，可以利用其丰富的硅元素降低阻燃剂中磷、氮的量，从而提高了PA的耐火性能。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种无卤阻燃PA，其特征在于，包括以下原料：PA、纳米氮化铝、改性阻燃剂、纳米二氧化硅、柳絮棉、三聚氰胺氰尿酸盐、聚乙醇、聚氯乙烯树脂、膨胀蛭石、磷酸二（2,3-二氯丙基）辛酯、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺、硅烷偶联剂KH-550、乙烯基三乙氧基硅烷、六氯环三磷腈；
所述改性阻燃剂，以重量份为单位，包括以下原料：聚甲基丙烯酸甲酯8-12份、过硫酸钾1-5份、聚偏氟乙烯2-5份、锌苯磷酸3-6份、硅烷偶联剂KH-550 4-8份、硅藻土3-9份、多聚磷酸铝2-6份、海泡石粉4-8份、纳米氢氧化铝3-9份、三氧化锑2-5份、硼酸锌4-8份；
所述PA、膨胀蛭石、纳米氮化铝、改性阻燃剂、硅烷偶联剂KH-550的重量比为（15-25）：（6-9）：（4-8）：（9-12）：（1-3）。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃PA，其特征在于，所述PA、膨胀蛭石、纳米氮化铝、改性阻燃剂、硅烷偶联剂KH-550的重量比为21.3：7.2：5.8：10.8：2.3。
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃PA，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：PA15-25份、纳米氮化铝4-8份、改性阻燃剂9-12份、纳米二氧化硅3-6份、柳絮棉1-5份、三聚氰胺氰尿酸盐 1-3份、聚乙醇2-5份、聚氯乙烯树脂4-8份、膨胀蛭石6-9份、磷酸二（2,3-二氯丙基）辛酯3-9份、三（新戊二醇磷酸酯基）甲胺2-5份、硅烷偶联剂KH-5501-3份、乙烯基三乙氧基硅烷4-8份、六氯环三磷腈8-12份。
4.根据权利要求1所述的无卤阻燃PA，其特征在于，所述改性阻燃剂按如下工艺进行制备：将聚甲基丙烯酸甲酯、锌苯磷酸、过硫酸钾和聚偏氟乙烯混合均匀，然后升温至60-80℃，保温2-4h得到核芯，接着加入向核芯中加入硅烷偶联剂KH-550、硅藻土、海泡石粉、纳米氢氧化铝、三氧化锑、硼酸锌、和多聚磷酸铝混合均匀，于650-850r/min转速搅拌10-30min，调节pH至3.5-5.0，然后升温至65-75℃，保温0.5-1.5h后在核芯外周形成壳层，接着洗涤后真空中于65-75℃干燥至恒重，冷却至室温得到改性阻燃剂。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的无卤阻燃PA的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将乙丙橡胶、丁苯橡胶和聚磷酸铵混合均匀，升温至120-130℃，保温10-30min，接着于1500-2500r/min转速搅拌10-30min，冷却至室温得到基料；
S2、将PA和氟碳树脂混合均匀后升温至110-130℃，保温20-40min，接着加入膨胀蛭石、纳米氮化铝、含硅氢基、纤维素醚、炭黑N330、柳絮棉、硅酸钠、氯化石蜡、二甲基硅油、膨胀蛭石、促进剂TMDT、氧化锌、硬脂酸、防老剂RD混合均匀，于850-1050r/min转速搅拌1-2h，然后继续升温至80-90℃，保温5-15min，接着加入改性阻燃剂和硅烷偶联剂KH-550混合均匀，于2500-3500r/min转速搅拌5-15min，冷却至室温得到改性料；
S3、将S1得到的基料升温至110-130℃，保温20-30min，然后加入S2得到的改性料，降温至70-80℃，保温1-2h，于650-850r/min转速搅拌1-2h，冷却至室温后得到，接着将包裹在电缆线芯的外周形成无卤阻燃PA。
6.根据权利要求5所述的无卤阻燃PA的制备方法，其特征在于，S1中，向基料中加入乙烯基三乙氧基硅烷和六氯环三磷腈混合均匀，升温至110-130℃，保温10-20min得到改性基料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112300737A (zh) * 2020-10-30 2021-02-02 杭州天元诚达装饰材料有限公司 环保阻燃型饰面装饰纸

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103665858A (zh) * 2013-11-18 2014-03-26 安徽宜万丰电器有限公司 一种汽车塑料件用珍珠岩粉改性尼龙66材料
CN105924956A (zh) * 2016-05-24 2016-09-07 桐城市中汇塑业有限公司 一种无卤阻燃的尼龙复合材料
CN109370207A (zh) * 2018-10-24 2019-02-22 江苏亿超工程塑料有限公司 一种无卤阻燃聚酰胺材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103665858A (zh) * 2013-11-18 2014-03-26 安徽宜万丰电器有限公司 一种汽车塑料件用珍珠岩粉改性尼龙66材料
CN105924956A (zh) * 2016-05-24 2016-09-07 桐城市中汇塑业有限公司 一种无卤阻燃的尼龙复合材料
CN109370207A (zh) * 2018-10-24 2019-02-22 江苏亿超工程塑料有限公司 一种无卤阻燃聚酰胺材料及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112300737A (zh) * 2020-10-30 2021-02-02 杭州天元诚达装饰材料有限公司 环保阻燃型饰面装饰纸

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