CN112226077A - 一种阻燃浇铸尼龙6复合材料制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于工程塑料改性技术领域，尤其为一种阻燃浇铸尼龙6复合材料制备方法，本发明采用磺酸盐系阻燃剂和磷酸盐系阻燃剂进行复配使用，磷酸盐系阻燃剂的使用，有效提高了浇铸尼龙的阻燃性能，并起到增韧的作用；磺酸盐系阻燃剂的引入可降低阻燃剂的用量，并具有良好的抗滴落性，通过其与磷酸盐系阻燃剂的协同作用进一步提高浇铸尼龙的阻燃性能，因此，所制备的浇铸尼龙6复合材料具有优异的阻燃性和良好的韧性，可用于阻燃要求比较高的场所。

Description

一种阻燃浇铸尼龙6复合材料制备方法
技术领域
本发明涉及工程塑料改性技术领域，具体为一种阻燃浇铸尼龙6复合材料制备方法。
背景技术
浇铸尼龙6，即单体浇铸尼龙6，也称MC尼龙6，属于尼龙6的一种。与普通尼龙6的差别主要是采用碱催化阴离子聚合法，实现己内酰胺单体直接在模具聚合与成型, 成型方便、设备投资少。浇铸尼龙6分子量比普通尼龙6高，而且具有较高的结晶度，具有优良的力学性能和耐磨耗、自润滑、 耐腐蚀等性能, 特别适宜浇铸大型制件或少批量，多品种和结构复杂的制件，制品可机加工，已成为以塑代钢的重要材料，在汽车、机械、石油化工、纺织、矿山、钢铁等领域得到了广泛应用。浇铸尼龙6滑轮、滑块、齿轮、涡轮、皮带轮、转动轮等，不仅较好地取代了相应的金属品，而且降低了成本，延长了整机及零件的使用寿命。
浇铸尼龙6虽然能够自熄，但随着对材料防火安全要求的不断提高, 纯浇铸尼龙6难以满足一些场所对其阻燃性的要求。因此, 开发阻燃性能优良的浇铸尼龙6材料成为当今材料领域热点之一。目前尼龙常用的环保型阻燃剂主要有无机阻燃剂、有机磷系、磺酸盐系、氮系、硅系等，各类阻燃剂阻燃机理及性能不尽相同。其中，磷酸酯类阻燃剂是有机磷系阻燃剂的一个重要品种，是一类阻燃性能较好的阻燃剂，它具有阻燃增塑双重功能，但磷系阻燃剂用量大，会影响尼龙的性能；磺酸盐系阻燃剂具有高效（用量小）、无毒的特点，并能有效提高材料加工及耐热性，改善尼龙的机械性能，兼具抗滴落等优点，虽然目前品种不多，却是未来尼龙阻燃改性的发展方向。在实际使用阻燃剂时，一种阻燃剂的效果常常有限，两种或多种阻燃剂复配使用日益受到重视。
本发明提供了一种阻燃浇铸尼龙6复合材料的制备方法。本发明采用磺酸盐系阻燃剂和磷酸盐系阻燃剂进行复配使用，磷酸盐系阻燃剂的使用，可有效提高浇铸尼龙的阻燃性能，并起到增韧的作用；磺酸盐系阻燃剂的引入可降低阻燃剂的用量，并具有良好的抗滴落性，通过其与磷酸盐系阻燃剂的协同作用进一步提高浇铸尼龙的阻燃性能。因此，所制备的浇铸尼龙6复合材料具有优异的阻燃性和良好的韧性，可用于阻燃要求比较高的场所。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种阻燃浇铸尼龙6复合材料制备方法，解决了上述背景技术中的的问题。
（二）技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种阻燃浇铸尼龙6复合材料制备方法，所述制备步骤为：
（1）将己内酰胺单体加入到反应器中，加热70～100℃使之熔融，并升温至130-140℃，真空脱水10-30 min；
（2） 解除真空，加入磺酸盐和磷酸盐阻燃剂，混合均匀，真空脱水10-30 min；
（3）解除真空，按照己内酰胺与氢氧化钠摩尔比为100:0.2-0.8的比例加入氢氧化钠，混合均匀，130-140℃真空脱水20-40min；
（4）解除真空，按照己内酰胺与异氰酸酯基摩尔比为100:0.5-1.5的比例加入二异氰酸酯或三异氰酸酯，迅速摇匀后，迅速浇注入事先预热至160～180 ℃的模具中，保温20-30min后，冷却至室温脱模，得到含磺酸盐、磷酸盐的阻燃浇铸尼龙6复合材料。
作为本发明的一种优选技术方案，所述磺酸盐和磷酸盐阻燃剂的质量与己内酰胺单体的质量比为1-10:100。
作为本发明的一种优选技术方案，所述磺酸盐阻燃剂为全氟丁基磺酸钾、苯磺酰基磺酸钾、2,4,5-三氯苯磺酸钠的一种或多种。
作为本发明的一种优选技术方案，所述磷酸盐阻燃剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯、磷酸苯基双十二烷基酯、磷酸三辛酯、双酚A双（二苯基磷酸酯）、间苯二酚双（二苯基磷酸酯）的一种或多种。
作为本发明的一种优选技术方案，所述阻燃剂中，磺酸盐和磷酸盐质量比为1:0.1-9。
作为本发明的一种优选技术方案，所述二异氰酸酯或三异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲基二异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯中的一种。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种阻燃浇铸尼龙6复合材料制备方法，具备以下有益效果：
本发明提供的阻燃浇铸尼龙6复合材料的制备方法，具有步骤简单易行、生产周期短等优点，通过该方法所制备的含磺酸盐、磷酸盐的浇铸尼龙6复合材料，由于磺酸盐系阻燃剂和磷酸盐系阻燃剂进行复配使用，磷酸盐系阻燃剂的使用有效提高了浇铸尼龙的阻燃性能，并起到增韧的作用；磺酸盐系阻燃剂的引入可降低阻燃剂的用量，并具有良好的抗滴落性，并通过其与磷酸盐系阻燃剂的协同作用进一步提高了浇铸尼龙的阻燃性能，因此，所制备的浇铸尼龙6复合材料具有优异的阻燃性和良好的韧性，可用于阻燃要求比较高的场所。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
实施例1：
1. 将 100g 己内酰胺单体加入到反应器中，加热80 ℃使之熔融，并升温至130 ℃，真空脱水20 min；
2. 解除真空，加入磺酸盐和磷酸盐阻燃剂，阻燃剂与己内酰胺单体的质量比为5:100，混合均匀，真空脱水20 min；其中磺酸盐阻燃剂为2,4,5-三氯苯磺酸钠，磷酸盐阻燃剂为磷酸三甲苯酯和双酚A双（二苯基磷酸酯），磺酸盐阻燃剂与磷酸盐阻燃剂的质量比为1:9，磷酸三甲苯酯和双酚A双（二苯基磷酸酯）的质量比为1:3；
3. 解除真空，按照己内酰胺与氢氧化钠摩尔比为100:0.4的比例加入氢氧化钠，混合均匀，130℃真空脱水30min；
4. 解除真空，按照己内酰胺与异氰酸酯基摩尔比为100:1的比例加入甲苯二异氰酸酯，迅速摇匀后，迅速浇注入事先预热至165 ℃的模具中，保温20 min后，冷却至室温脱模，得到含磺酸盐、磷酸盐的阻燃浇铸尼龙6复合材料。
实施例2：
1. 将 120g 己内酰胺单体加入到反应器中，加热85 ℃使之熔融，并升温至135 ℃，真空脱水20 min；
2. 解除真空，加入磺酸盐和磷酸盐阻燃剂，阻燃剂与己内酰胺单体的质量比为3:100，混合均匀，真空脱水25 min；其中磺酸盐阻燃剂为苯磺酰基磺酸钾，磷酸盐阻燃剂为间苯二酚双（二苯基磷酸酯），磺酸盐阻燃剂与磷酸盐阻燃剂的质量比为1:0.5；
3. 解除真空，按照己内酰胺与氢氧化钠摩尔比为100:0.6的比例加入氢氧化钠，混合均匀，138℃真空脱水25min；
4. 解除真空，按照己内酰胺与异氰酸酯基摩尔比为100:0.8的比例加入二苯甲基二异氰酸酯，迅速摇匀后，迅速浇注入事先预热至168 ℃的模具中，保温25 min后，冷却至室温脱模，得到含磺酸盐、磷酸盐的阻燃浇铸尼龙6复合材料。
实施例3：
1. 将 150g 己内酰胺单体加入到反应器中，加热90 ℃使之熔融，并升温至132 ℃，真空脱水25 min；
2. 解除真空，加入磺酸盐和磷酸盐阻燃剂，阻燃剂与己内酰胺单体的质量比为2:100，混合均匀，真空脱水20 min；其中磺酸盐阻燃剂为全氟丁基磺酸钾，磷酸盐阻燃剂为磷酸甲苯二苯酯和磷酸苯基双十二烷基酯，磺酸盐阻燃剂与磷酸盐阻燃剂的质量比为1:2，磷酸甲苯二苯酯和磷酸苯基双十二烷基酯的质量比为8:2；
3. 解除真空，按照己内酰胺与氢氧化钠摩尔比为100:0.5的比例加入氢氧化钠，混合均匀，135℃真空脱水30 min；
4. 解除真空，按照己内酰胺与异氰酸酯基摩尔比为100:1.2的比例加入三苯甲烷三异氰酸酯，迅速摇匀后，迅速浇注入事先预热至165 ℃的模具中，保温25 min后，冷却至室温脱模，得到含磺酸盐、磷酸盐的阻燃浇铸尼龙6复合材料。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种阻燃浇铸尼龙6复合材料制备方法，其特征在于：所述制备步骤为：
（1）将己内酰胺单体加入到反应器中，加热70～100℃使之熔融，并升温至130-140℃，真空脱水10-30 min；
（2） 解除真空，加入磺酸盐和磷酸盐阻燃剂，混合均匀，真空脱水10-30 min；
（3）解除真空，按照己内酰胺与氢氧化钠摩尔比为100:0.2-0.8的比例加入氢氧化钠，混合均匀，130-140℃真空脱水20-40min；
（4）解除真空，按照己内酰胺与异氰酸酯基摩尔比为100:0.5-1.5的比例加入二异氰酸酯或三异氰酸酯，迅速摇匀后，迅速浇注入事先预热至160～180 ℃的模具中，保温20-30min后，冷却至室温脱模，得到含磺酸盐、磷酸盐的阻燃浇铸尼龙6复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃浇铸尼龙6复合材料制备方法，其特征在于：所述磺酸盐和磷酸盐阻燃剂的质量与己内酰胺单体的质量比为1-10:100。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磺酸盐阻燃剂为全氟丁基磺酸钾、苯磺酰基磺酸钾、2,4,5-三氯苯磺酸钠的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸盐阻燃剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯、磷酸苯基双十二烷基酯、磷酸三辛酯、双酚A双（二苯基磷酸酯）、间苯二酚双（二苯基磷酸酯）的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃浇铸尼龙6复合材料制备方法，其特征在于，所述阻燃剂中，磺酸盐和磷酸盐质量比为1:0.1-9。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃浇铸尼龙6复合材料制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯或三异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲基二异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯中的一种。
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