CN113121994A - 一种防火阻燃尼龙材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防火阻燃尼龙材料及其制备方法，其中，防火阻燃尼龙材料按重量份数包括尼龙66 100‑120份、玻璃纤维20‑30份、增韧剂5‑10份、聚磷酰胺阻燃剂8‑15份、硅硼阻燃剂3‑10份、阻燃协效剂1‑5份、耐热剂2‑5份、抗氧剂0.5‑5份、润滑剂0.5‑3份，本发明通过有机氮‑磷体系和无机硼‑硅体系并用，能有效的促进成炭，防止烟的生成和火焰的发展，同时通过添加耐热剂可以提高材料的耐高温性能，提升材料的熔融温度，辅助提高材料的阻燃性。

Description

一种防火阻燃尼龙材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及尼龙材料技术领域，尤其涉及一种防火阻燃尼龙材料及其制备方法。

背景技术

尼龙材料具有优异的力学性能，得到了广泛的应用，是目前五大工程塑料用量最大的一款材料，其相比于PP、ABS等材料，尼龙力学性能优异，在汽车上得到了广泛的应用，尤其是发动机周边的主要选材。由于偶有发生的汽车自燃事件，并且随着人们安全意识的提高，对于车内用料的阻燃性提出了较高的要求。未经改性的尼龙其阻燃性能较差，其垂直燃烧只能达到UL94 V-2级，氧指数为24左右，并且在燃烧过程中产生滴落，属于易燃材料，在使用过程中极易被引燃。

在尼龙材料中应用较广的无卤阻燃剂是红磷和三聚氰胺盐类：红磷具有很高的阻燃效率并能改善制品的抗电弧性，但其储存及颜色方面的局限性大大限制了其应用；三聚氰胺盐类主要是三聚氰胺尿酸盐和磷酸盐，它们具有较好的阻燃效率，但热稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防火阻燃尼龙材料及其制备方法，以解决上述背景技术中所提出的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种防火阻燃尼龙材料，按重量份数包括如下组分，

作为进一步的优化，所述增韧剂为POE接枝马来酸酐。

作为进一步的优化，所述硅硼阻燃剂为硼酸锌与二氧化硅复配物。

作为进一步的优化，所述硼酸锌与二氧化硅的重量比为1:(0.5-1)。

作为进一步的优化，所述阻燃协效剂为氢氧化镁、氢氧化铝或碱式碳酸镁中的一种。

作为进一步的优化，所述耐热剂为耐热剂K-145或耐热剂K-150中的一种。

作为进一步的优化，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。

作为进一步的优化，所述润滑剂为聚酰胺蜡、乙撑双硬脂酰胺或润滑剂TAF中的一种。

本发明还提供了一种防火阻燃尼龙材料的制备方法，包括如下步骤，

S1)按重量份数称取各原料组分；

S2)将聚磷酰胺阻燃剂和硅硼阻燃剂加入搅拌釜中，搅拌均匀，制得阻燃组分混合物；

S3)将尼龙66、玻璃纤维、耐热剂、抗氧剂和润滑剂混匀，制得主料混合物；

S4)将主料混合物、阻燃组分混合物和阻燃协效剂混匀后加入双螺旋搅拌机中熔融，并通过双螺旋搅拌机挤出、水冷、切粒、干燥，并经注塑成型后制得成品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.通过有机氮-磷体系和无机硼-硅体系并用，能有效的促进成炭，防止烟的生成和火焰的发展，阻燃协效剂还能作为加工助剂，提高阻燃剂在体系中的分散性，增加制品的均匀度和表面光洁性；

2.在材料体系中加入抗氧剂和耐热剂，可以提高材料的抗氧化性能和耐高温性能，提升材料的熔融温度，辅助提高材料的阻燃性；

3.在尼龙66中加入玻璃纤维和增韧剂，材料的拉伸强度、弯曲强度均有大幅度的提高；

4.本发明所用阻燃剂不含卤素，各组分均为环境友好物质，具有较好的环保性能。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

一种防火阻燃尼龙材料，按重量份数包括如下组分，尼龙66110份、玻璃纤维30份、POE接枝马来酸酐7份、聚磷酰胺阻燃剂11份、硼酸锌3.5份、二氧化硅3.5份、氢氧化镁5份、耐热剂K-1453.5份、受阻酚类抗氧剂1.5份、润滑剂TAF0.5份。

其制备方法为：S1)按重量份数称取各原料组分；S2)将聚磷酰胺阻燃剂、硼酸锌和二氧化硅加入搅拌釜中，搅拌均匀，制得阻燃组分混合物；S3)将尼龙66、玻璃纤维、耐热剂K-145、受阻酚类抗氧剂和润滑剂TAF混匀，制得主料混合物；S4)将主料混合物、阻燃组分混合物和氢氧化镁混匀后加入双螺旋搅拌机中熔融，并通过双螺旋搅拌机挤出、水冷、切粒、干燥，并经注塑成型后制得成品。

实施例2

一种防火阻燃尼龙材料，按重量份数包括如下组分，尼龙66100份、玻璃纤维30份、POE接枝马来酸酐5份、聚磷酰胺阻燃剂8份、硼酸锌6.5份、二氧化硅3.5份、氢氧化镁3.5份、耐热剂K-1502份、受阻酚类抗氧剂5份、乙撑双硬脂酰胺2.5份。

其制备方法为：S1)按重量份数称取各原料组分；S2)将聚磷酰胺阻燃剂、硼酸锌和二氧化硅加入搅拌釜中，搅拌均匀，制得阻燃组分混合物；S3)将尼龙66、玻璃纤维、耐热剂K-150、受阻酚类抗氧剂和乙撑双硬脂酰胺混匀，制得主料混合物；S4)将主料混合物、阻燃组分混合物和氢氧化镁混匀后加入双螺旋搅拌机中熔融，并通过双螺旋搅拌机挤出、水冷、切粒、干燥，并经注塑成型后制得成品。

实施例3

一种防火阻燃尼龙材料，按重量份数包括如下组分，尼龙66120份、玻璃纤维20份、POE接枝马来酸酐8份、聚磷酰胺阻燃剂12份、硼酸锌5.5份、二氧化硅4.5份、氢氧化铝1.5份、耐热剂K-1504.5份、受阻酚类抗氧剂2份、聚酰胺蜡3份。

其制备方法为：S1)按重量份数称取各原料组分；S2)将聚磷酰胺阻燃剂、硼酸锌和二氧化硅加入搅拌釜中，搅拌均匀，制得阻燃组分混合物；S3)将尼龙66、玻璃纤维、耐热剂K-150、受阻酚类抗氧剂和聚酰胺蜡混匀，制得主料混合物；S4)将主料混合物、阻燃组分混合物和氢氧化铝混匀后加入双螺旋搅拌机中熔融，并通过双螺旋搅拌机挤出、水冷、切粒、干燥，并经注塑成型后制得成品。

实施例4

一种防火阻燃尼龙材料，按重量份数包括如下组分，尼龙66108份、玻璃纤维28份、POE接枝马来酸酐10份、聚磷酰胺阻燃剂15份、硼酸锌1.5份、二氧化硅1.5份、氢氧化铝1份、耐热剂K-1455份、受阻酚类抗氧剂0.5份、润滑剂TAF1.5份。

其制备方法为：S1)按重量份数称取各原料组分；S2)将聚磷酰胺阻燃剂、硼酸锌和二氧化硅加入搅拌釜中，搅拌均匀，制得阻燃组分混合物；S3)将尼龙66、玻璃纤维、耐热剂K-145、受阻酚类抗氧剂和润滑剂TAF混匀，制得主料混合物；S4)将主料混合物、阻燃组分混合物和氢氧化铝混匀后加入双螺旋搅拌机中熔融，并通过双螺旋搅拌机挤出、水冷、切粒、干燥，并经注塑成型后制得成品。

实施例5

一种防火阻燃尼龙材料，按重量份数包括如下组分，尼龙66115份、玻璃纤维23份、POE接枝马来酸酐5份、聚磷酰胺阻燃剂9份、硼酸锌5份、二氧化硅3份、碱式碳酸镁2.5份、耐热剂K-1453.5份、受阻酚类抗氧剂3份、聚酰胺蜡1.5份。

其制备方法为：S1)按重量份数称取各原料组分；S2)将聚磷酰胺阻燃剂、硼酸锌和二氧化硅加入搅拌釜中，搅拌均匀，制得阻燃组分混合物；S3)将尼龙66、玻璃纤维、耐热剂K-145、受阻酚类抗氧剂和聚酰胺蜡混匀，制得主料混合物；S4)将主料混合物、阻燃组分混合物和碱式碳酸镁混匀后加入双螺旋搅拌机中熔融，并通过双螺旋搅拌机挤出、水冷、切粒、干燥，并经注塑成型后制得成品。

应用实施例

将实施例1至5制备的防火阻燃尼龙材料与对比例(市售常规尼龙材料)进行指标测试，其测试数据如下表所示，

其中，拉伸强度测试标准为ISO-527，弯曲强度测试标准为ISO-178，悬臂梁缺口冲击强度测试标准为ISO-180。

通过实验数据可知，本发明尼龙复合材料的弯曲模量、弯曲强度、缺口冲击强度等力学性能优良，以标准UL94测试产品的阻燃等级达到V0级别，具有较好的阻燃效果，通过有机氮-磷体系和无机硼-硅体系并用，促进成炭，可防止烟的生成和火焰的发展，因为加入了热剂，可以提高材料耐高温性能，提升材料的熔融温度，辅助提高材料的阻燃性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种防火阻燃尼龙材料，其特征在于，按重量份数包括如下组分，

2.根据权利要求1所述的防火阻燃尼龙材料，其特征在于，所述增韧剂为POE接枝马来酸酐。

3.根据权利要求1所述的防火阻燃尼龙材料，其特征在于，所述硅硼阻燃剂为硼酸锌与二氧化硅复配物。

4.根据权利要求3所述的防火阻燃尼龙材料，其特征在于，所述硼酸锌与二氧化硅的重量比为1:(0.5-1)。

5.根据权利要求1所述的防火阻燃尼龙材料，其特征在于，所述阻燃协效剂为氢氧化镁、氢氧化铝或碱式碳酸镁中的一种。

6.根据权利要求1所述的防火阻燃尼龙材料，其特征在于，所述耐热剂为耐热剂K-145或耐热剂K-150中的一种。

7.根据权利要求1所述的防火阻燃尼龙材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。

8.根据权利要求1所述的防火阻燃尼龙材料，其特征在于，所述润滑剂为聚酰胺蜡、乙撑双硬脂酰胺或润滑剂TAF中的一种。

9.一种根据权利要求1至8任意一项所述的防火阻燃尼龙材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，

S1)按重量份数称取各原料组分；

S2)将聚磷酰胺阻燃剂和硅硼阻燃剂加入搅拌釜中，搅拌均匀，制得阻燃组分混合物；

S3)将尼龙66、玻璃纤维、耐热剂、抗氧剂和润滑剂混匀，制得主料混合物；

S4)将主料混合物、阻燃组分混合物和阻燃协效剂混匀后加入双螺旋搅拌机中熔融，并通过双螺旋搅拌机挤出、水冷、切粒、干燥，并经注塑成型后制得成品。