CN112745675B - 一种无卤阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无卤阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法与应用。所述无卤阻燃聚酰胺复合材料包括以下按重量份计算的组分：短碳链脂肪族聚酰胺树脂、氮系阻燃剂、甲基三烯丙基异氰脲酸酯；所述氮系阻燃剂是三聚氰胺氰尿酸盐。本发明通过添加甲基三烯丙基异氰脲酸酯与三聚氰胺氰尿酸盐进行复配，改善材料的灼热丝表现，实现无卤阻燃通过775℃的GWIT测试，并且可以提升无卤阻燃聚酰胺复合材料的结晶温度和结晶速度，从而改善无卤阻燃聚酰胺复合材料的注塑成型性能。

Description

一种无卤阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地，涉及一种无卤阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
聚酰胺材料是一种常见的工程塑料，广泛应用于电子电气、家用电器、机电工业、汽车电器等领域。随着科技的不断发展和进步，各行业对于材料性能不断提出新的要求。其中，无卤阻燃聚酰胺材料广泛应用于电子电气领域中，但是由于目前大多数无卤阻燃聚酰胺材料无法满足GWIT测试达775℃的要求，无法完全应用于家用电器领域，为了使用的安全，目前家用电器的连接器制品一般都是使用有卤阻燃聚酰胺材料或者有卤阻燃PBT材料，这样极大程度地限制了无卤阻燃聚酰胺材料的应用。中国专利(CN102424722A)公开了一种高灼热丝加纤无卤阻燃尼龙66材料，虽然该材料能满足GWIT的测试要求，但其注塑成型性能较差，无法用于注塑复杂结构的产品。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述缺陷，提供一种GWIT能够达到775℃同时注塑成型性能好的无卤阻燃聚酰胺复合材料。
本发明的另一目的在于提供所述无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供所述无卤阻燃聚酰胺复合材料的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种无卤阻燃聚酰胺复合材料，包括以下按重量份计算的组分：
短碳链脂肪族聚酰胺树脂 65～96份；
氮系阻燃剂 4～35份；
甲基三烯丙基异氰脲酸酯 0.5～10份；
所述氮系阻燃剂是三聚氰胺氰尿酸盐。
本发明发明人通过实验发现，在短碳链脂肪族聚酰胺树脂中添加辐照交联助剂甲基三烯丙基异氰脲酸酯与阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐进行复配，甲基三烯丙基异氰脲酸酯与阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐由于具有分子结构的相似性，两者有很好的相容性，从而可以提升阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐在基体树脂的相容性，改善材料的灼热丝表现，实现无卤阻燃通过775℃的GWIT测试，并且可以提升无卤阻燃聚酰胺复合材料的结晶温度和结晶速度，从而改善无卤阻燃聚酰胺复合材料的注塑成型性能。
优选地，本发明所述无卤阻燃聚酰胺复合材料包括以下按重量份计算的组分：
短碳链脂肪族聚酰胺树脂 75～80份；
氮系阻燃剂 15-35份；
甲基三烯丙基异氰脲酸酯 1～8份。
更优选地，本发明所述无卤阻燃聚酰胺复合材料包括以下按重量份计算的组分：
短碳链脂肪族聚酰胺树脂 75～80份；
氮系阻燃剂 20～35份；
甲基三烯丙基异氰脲酸酯 4～8份。
本发明所述短碳链脂肪族聚酰胺树脂是主链中具有酰胺键(－NHCO－)的聚合物的聚酰胺树脂。包括但不限于以下物质：通过二元胺和二元羧酸缩聚得到的聚酰胺树脂、通过内酰胺的开环聚合得到的聚酰胺树脂、通过氨基羧酸的自缩合得到的聚酰胺树脂，以及通过两种或以上构成这些聚酰胺树脂的单元(单体)的共聚而得到的聚酰胺共聚物。在本发明中，聚酰胺树脂可以单独仅使用上述聚酰胺中的一种，也可以组合使用两种或以上。本发明所述短碳链脂肪族聚酰胺树脂优选使用尼龙6或者尼龙66。
本发明所述无卤阻燃聚酰胺复合材料还包括加工助剂。所述加工助剂为抗氧剂、润滑剂。进一步地，按重量份计算，抗氧剂为0.1～0.5份；润滑剂为0.1～0.6份。
本发明还保护所述无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将各组分混合均匀；加入挤出机，经熔融造粒。
具体地，所述挤出机的螺杆长径比为40～48：1，螺筒温度为220～270℃，螺杆转速为200～450rpm。
本发明还保护所述无卤阻燃聚酰胺复合材料在制备电子电气领域用聚酰胺制品中的应用。特别地，可以应用到GWIT要求大于等于775℃的家用电器领域。
本发明还保护一种聚酰胺制品。所述聚酰胺制品由上述无卤阻燃聚酰胺复合材料制备而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在聚酰胺树脂中添加辐照交联助剂甲基三烯丙基异氰脲酸酯，并与阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐进行复配，甲基三烯丙基异氰脲酸酯与阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐由于具有分子结构的相似性，两者有很好的相容性，从而可以提升阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐在基体树脂的相容性，改善材料的灼热丝表现，实现无卤阻燃通过775℃的GWIT测试，并且可以提升无卤阻燃聚酰胺复合材料的结晶温度和结晶速度，从而改善无卤阻燃聚酰胺复合材料的注塑成型性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。实施例及对比例中的原料均可通过市售得到或可通过已知方法制备得到。另外，关于本说明书中“份”、“％”，除非特别说明，分别表示“重量份”、“质量％”。
以下实施例和对比例中所用的原料的厂家和牌号如下：
1、聚酰胺树脂：
尼龙66，熔点265℃，PA66 EP-158，浙江华峰集团；
尼龙6，熔点225℃，PA6 HY-2500A，江苏海阳化纤有限公司；
2、氮系阻燃剂：
三聚氰胺氰尿酸盐：牌号为氰尿酸三聚氰胺MCA，寿光卫东化工有限公司；
三聚氰胺聚膦酸盐：牌号Budit 3141，BUDENHEIM公司；
聚磷酸铵：牌号APP，山东昶盛阻燃新材料有限公司；
3、辐照交联助剂：
甲基三烯丙基异氰脲酸酯(TMAIC)：牌号FARIDA H-2，上海方锐达化学品有限公司；
三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)，上海方锐达化学品有限公司；
4、抗氧剂：IRGANOX 1098，受阻酚抗氧剂，巴斯夫；
5、润滑剂：硬脂酸硬脂醇酯，LOXIOL G32，德国科宁。
实施例及对比例
实施例及对比例的无卤阻燃聚酰胺复合材料中各组分的含量(按重量份计算)如表1～2所示。
其制备方法包括以下步骤：
按照表1～2中配方用量分别称取各组分，并将上述各组分投入混合机中进行混合直至均匀，得到预混物；然后将所得预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，并挤出造粒，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40～48:1，螺筒温度为220～270℃，螺杆转速为200～450rpm。
表1
Figure BDA0002870092950000041
表2
Figure BDA0002870092950000051
性能测试
将上述实施例及对比例制备的无卤阻燃聚酰胺复合材料行相关测试，各测试标准或方法如下：
1、灼热丝起燃性温度GWIT(℃)：按照IEC 60695-2-12标准进行测试，测试厚度为1.5mm；
2、DSC结晶温度(℃)：采用DSC进行降温测试，从290℃降低至30℃，20℃/min。对于PA66材料而言，结晶温度高于240℃为优秀；PA6材料而言，高于180℃为优秀；
3、DSC结晶半峰宽(℃)：采用DSC进行降温测试，从290℃降低至30℃，20℃/min。对于PA66材料而言，结晶半峰宽低于8℃为优秀；PA6材料而言，低于6.5℃为优秀。
表3
1.5mm GWIT灼热丝(℃) DSC结晶温度(℃) DSC结晶半峰宽(℃)
实施例1 800 242.5 7.1
实施例2 800 243.2 7.2
实施例3 775 181.7 6.1
实施例4 775 241.4 7.5
实施例5 800 243.1 7.3
实施例6 800 243 7.2
实施例7 775 242.6 7.4
实施例8 775 241.8 7.3
实施例9 800 243.1 7.4
实施例10 775 242.4 7.4
实施例11 775 241.6 7.4
实施例12 775 240.6 7.9
实施例13 775 244.1 7.4
对比例1 700 235.1 8.5
对比例2 700 234.7 8.6
对比例3 700 230.5 8.8
对比例4 700 231.5 8.6
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，包括以下按重量份计算的组分：
短碳链脂肪族聚酰胺树脂 75～80份；
氮系阻燃剂 20～35份；
甲基三烯丙基异氰脲酸酯 4～8份；
所述氮系阻燃剂是三聚氰胺氰尿酸盐。
2.根据权利要求1所述无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述短碳链脂肪族聚酰胺树脂为尼龙6或者尼龙66。
3.根据权利要求1所述无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，还包括加工助剂。
4.根据权利要求3所述无卤阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述加工助剂为抗氧剂、润滑剂。
5.权利要求1～4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，包括以下步骤：将各组分混合均匀；加入挤出机，经熔融造粒。
6.权利要求5所述无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述挤出机的螺杆长径比为40～48：1，螺筒温度为220～270℃，螺杆转速为200～450rpm。
7.权利要求1～4任一项所述无卤阻燃聚酰胺复合材料在制备电子电气领域用聚酰胺制品中的应用。
8.一种聚酰胺制品，其特征在于，由权利要求1～4任一项所述无卤阻燃聚酰胺复合材料制备而成。
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