CN112194894A - 一种无卤阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无卤阻燃聚酰胺复合材料，包括如下重量份的成分：脂肪族聚酰胺20～50份、芳香族聚酰胺10～30份、无卤阻燃剂20～30份、玻璃纤维10～50份、成炭剂1～5份和助剂0～5份；所述芳香族聚酰胺为PA66/6T、PA MXD6、PA6T/6I中的至少一种；所述成炭剂为双季戊四醇、三季戊四醇中的至少一种。本申请无卤阻燃聚酰胺复合材料中，芳香族聚酰胺本身具有耐高温老化能力以及成炭剂在老化过程中形成的致密炭层具有一定的协效作用，使所述无卤阻燃聚酰胺复合材料具有较好的耐候性、耐老化性能、阻燃性能。同时，本发明还公开了所述无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料改性领域，尤其涉及一种高耐候、耐老化无卤阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法。
背景技术
无卤阻燃聚酰胺材料广泛地应用于电子电气、汽车等行业，具有较为优异的综合力学性能、耐热性能等，但是随着小型化、集成化趋势的逐渐凸显，制造终端对于材料的要求进一步提升，而现有相关产品在耐老化、耐候方面已经无法满足相关需求，从而成为了限制该类产品应用的重要因素之一，采用常规的抗氧体系进行优化，改善效果极为有限，因此需要通过整个配方体系的整体优化来有效改善材料的性能。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种高耐候、耐老化无卤阻燃聚酰胺复合材料。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种无卤阻燃聚酰胺复合材料，包括如下重量份的成分：脂肪族聚酰胺20～50份、芳香族聚酰胺10～30份、无卤阻燃剂20～30份、玻璃纤维10～50份、成炭剂1～5份和助剂0～5份；所述芳香族聚酰胺为PA66/6T、PAMXD6、PA6T/6I中的至少一种；所述成炭剂为双季戊四醇、三季戊四醇中的至少一种。
本申请无卤阻燃聚酰胺复合材料中，通过加入特定的芳香族聚酰胺和成炭剂，利用芳香族聚酰胺本身具有耐高温老化能力以及成炭剂在老化过程中形成的致密炭层具有一定的协效作用，二者共同发挥协同增效作用，使所述无卤阻燃聚酰胺复合材料具有较好的耐候性、耐老化性能、阻燃性能。
优选地，所述芳香族聚酰胺为PA66/6T、PA6T/6I中的至少一种；所述成炭剂为双季戊四醇。
优选地，所述脂肪族聚酰胺为PA6、PA 46、PA 66、PA56、PA610中的至少一种。
更优选地，所述脂肪族聚酰胺为PA 66。
优选地，所述无卤阻燃剂为二乙基次膦酸铝、勃姆石和硼酸锌的复配，所述二乙基次膦酸铝、勃姆石和硼酸锌的重量比为：(15～16):(4～5):(2～3)。
优选地，所述玻璃纤维选自E玻璃纤维、H玻璃纤维、R,S玻璃纤维、D玻璃纤维、C玻璃纤维、石英玻璃纤维中的至少一种。
优选地，所述的无卤阻燃聚酰胺复合材料，包括如下重量份的成分：脂肪族聚酰胺20～50份、芳香族聚酰胺15～25份、无卤阻燃剂20～30份、玻璃纤维10～50份、成炭剂1.5～3份和助剂0～5份。
优选地，所述助剂选自抗氧剂、润滑剂中的至少一种；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；所述润滑剂为高级脂肪酸、高级脂肪酸金属盐、高级脂肪酸酯、高级脂肪酸酰胺中的至少一种。
所述受阻酚类抗氧剂，可以列举例如：3-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸正十八烷基酯、3-(3’-甲基-5-叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸正十八烷基酯、3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸正十四烷基酯、1,6-己二醇双(3-(3,5-而叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯)、四(亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯)甲烷、3,9-双(2-(3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基)-1,1-二甲基乙基)-2,4,8,10-四氧杂螺(5,5)十一烷、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺等。
同时，本发明还提供一种所述无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，所述方法为：将除玻璃纤维之外的各成分在高混机中进行预混合，得到预混物，然后将预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，挤出造粒；将挤出造粒的聚酰胺材料进行注塑成型，得到无卤阻燃聚酰胺复合材料；其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1～48:1，在螺杆5～6段侧喂玻璃纤维，螺筒温度为240～300℃，螺杆转速为300～500rpm。
此外，本发明还公开所述无卤阻燃聚酰胺复合材料在车用材料中的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本申请无卤阻燃聚酰胺复合材料中，通过加入特定的芳香族聚酰胺和成炭剂，芳香族聚酰胺本身具有耐高温老化能力以及成炭剂在老化过程中形成的致密炭层具有一定的协效作用，二者共同发挥协同增效作用，使所述无卤阻燃聚酰胺复合材料具有较好的耐候性、耐老化性能、阻燃性能。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例只是本发明的典型例，本发明的保护范围并不局限于此。
以下实施例和对比例中，各项性能测试方法如下：
(1)阻燃性能：根据UL 94 2018的相关标准对样条进行阻燃性能测试，样品厚度为0.8mm；阻燃性能对于电气安全的意义重大，UL94 2018阻燃等级需要达到V-0才能满足应用需求；
(2)耐老化性能：耐老化性能测试按照UL 746B 2018的相关规则和方法进行评估，老化温度为230℃，采用ISO 527-2 1BA样品作为测试样品，厚度为0.8mm，记录拉伸强度衰减至初始性能的50％时所需要的时间，并以此作为耐老化性能的评价指标；
(3)耐候性能：耐候性能按照Cycle 4892-2的相关标准进行测试和评估，测试样品为平板制件，记录氙灯老化前后色差值ΔE作为评价指标。
实施例和对比例中用到的主要代表材料如下：
脂肪族聚酰胺：聚酰胺树脂A1：牌号PA66 EP-158，华峰集团；
脂肪族聚酰胺：聚酰胺树脂A2：牌号PA56，山东凯赛；
脂肪族聚酰胺：聚酰胺树脂A3：牌号PA610 F150，山东广垠；
芳香族聚酰胺：聚酰胺树脂B：PA 6T/6I，牌号Selar PA 3462R，杜邦；
芳香族聚酰胺：聚酰胺树脂C：PA66/6T，牌号C1504T，山东广垠；
芳香族聚酰胺：聚酰胺树脂D：PAMXD6，上海盈固化工；
芳香族聚酰胺：聚酰胺树脂E：PA6I，山东祥龙新材料；
无卤阻燃剂：
二乙基次膦酸铝，牌号OP1230，磷的质量百分含量23～24％，Clariant公司；
勃姆石，牌号BG-613SO，壹石通；
硼酸锌，牌号ZB-500，成都开飞高能化学；
抗氧剂：受阻酚类抗氧剂，N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺，牌号IRGANOX 1098，BASF；
润滑剂：高级脂肪酸酯，牌号LOXIOL G 32，Emery；
玻璃纤维：ECS11-4.5-560A，E玻璃纤维，中国巨石，直径11微米；
成炭剂：
双季戊四醇，牌号CHARMOR DP40，Perstorp公司；
三季戊四醇，牌号Sigma-Aldrich，默克公司；
季戊四醇，湖北宜化集团；
本发明实施例所述无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法为：将除玻璃纤维之外的各成分，在高混机中进行预混合得到预混物，然后将预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，并挤出造粒；其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1(在螺杆5～6段侧喂玻璃纤维)，螺筒温度为240～300℃，螺杆转速为300rpm；将挤出造粒的聚酰胺复合材料进行注塑成型，注塑温度为280℃，注塑压力为70MPa。
本申请设置实施例1～14及对比例1～8，具体实施例1～7中各成分含量及性能数据如表1所示；实施例8～14中各成分含量及性能数据如表2所示；对比例1～8中各成分含量及性能数据如表3所示。
表1实施例1～7中各成分含量及性能数据
表2实施例8～14中各成分含量及性能数据
表3对比例1～8中各成分含量及性能数据
从实施例1～3的对比可知，实施例1中的脂肪族聚酰胺为PA 66，其耐老化性能、耐候性能优于实施例2、3；
从实施例4～6的对比可知，实施例4中的芳香族聚酰胺为PA 6T/6I，实施例5中的芳香族聚酰胺为PA66/6T，实施例6中的芳香族聚酰胺为PA MXD6，实施例4、5中的耐老化性能、耐候性能优于实施例6；
将实施例4与实施例7对比可知，实施例4中的成炭剂为双季戊四醇，实施例7中的成炭剂为三季戊四醇，实施例4中的耐老化性能、耐候性能优于实施例7；
将实施例4、8、9～10对比可知，实施例4、8中，二乙基次膦酸铝、勃姆石和硼酸锌的重量比为：(15～16):(4～5):(2～3)；而实施例9～10中，酸铝、勃姆石和硼酸锌的重量比不在(15～16):(4～5):(2～3)范围内，实施例4、8的耐老化性能、耐候性能优于实施例9、10；
将实施例4、13、14与实施例12对比可知，实施例4、13、14中芳香族聚酰胺在15～25份范围内，成炭剂在1.5～3份范围内，实施例12中芳香族聚酰胺不在15～25份范围内，成炭剂不在1.5～3份范围内，实施例4、13、14中的耐老化性能、耐候性能优于实施例12；
将实施例4与对比例1～8可以看出，不引入芳香族聚酰胺和成炭剂，或者单独引入芳香族聚酰胺和成炭剂中的一种，又或者是同时引入两种物质，但引入量或者成分不在优选范围内，材料整体的抗老化、耐候以及阻燃性能均明显差于本申请实施例4。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，包括如下重量份的成分：脂肪族聚酰胺20～50份、芳香族聚酰胺10～30份、无卤阻燃剂20～30份、玻璃纤维10～50份、成炭剂1～5份和助剂0～5份；所述芳香族聚酰胺为PA66/6T、PAMXD6、PA6T/6I中的至少一种；所述成炭剂为双季戊四醇、三季戊四醇中的至少一种。
2.如权利要求1所述的无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述芳香族聚酰胺为PA66/6T、PA6T/6I中的至少一种；所述成炭剂为双季戊四醇。
3.如权利要求1所述的无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述脂肪族聚酰胺为PA6、PA 46、PA 66、PA56、PA610中的至少一种。
4.如权利要求3所述的无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述脂肪族聚酰胺为PA66。
5.如权利要求1所述的无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述无卤阻燃剂为二乙基次膦酸铝、勃姆石和硼酸锌的复配，所述二乙基次膦酸铝、勃姆石和硼酸锌的重量比为：(15～16):(4～5):(2～3)。
6.如权利要求1所述的无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维选自E玻璃纤维、H玻璃纤维、R,S玻璃纤维、D玻璃纤维、C玻璃纤维、石英玻璃纤维中的至少一种。
7.如权利要求1所述的无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，包括如下重量份的成分：脂肪族聚酰胺20～50份、芳香族聚酰胺15～25份、无卤阻燃剂20～30份、玻璃纤维10～50份、成炭剂1.5～3份和助剂0～5份。
8.如权利要求1所述的无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述助剂选自抗氧剂、润滑剂中的至少一种；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；所述润滑剂为高级脂肪酸、高级脂肪酸金属盐、高级脂肪酸酯、高级脂肪酸酰胺中的至少一种。
9.一种如权利要求1～8任一项所述无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法为：将除玻璃纤维之外的各成分在高混机中进行预混合，得到预混物，然后将预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，挤出造粒；将挤出造粒的聚酰胺材料进行注塑成型，得到无卤阻燃聚酰胺复合材料；其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1～48:1，在螺杆5～6段侧喂玻璃纤维，螺筒温度为240～300℃，螺杆转速为300～500rpm。
10.如权利要求1～8任一项所述无卤阻燃聚酰胺复合材料在车用材料中的应用。
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