CN113502048A - 一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6材料 - Google Patents

一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6材料 Download PDF

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Abstract

本发明一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：PA6切片35~65%，短切玻璃纤维15~40%，氮系阻燃剂8~20%，玻璃微珠0~15%，稳定添加助剂0.1~1.2%，润滑剂0.1~0.7%，钛白粉0~6%。本发明提供的无卤阻燃尼龙复合材料，具有低成本，高白度，耐黄变的特点。

Description

一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6材料
技术领域
本发明涉及无卤阻燃聚酰胺制造领域，具体涉及到采用经过表面处理的国产低价高白度玻璃微珠替代部分短切玻璃纤维和钛白粉，使之达到高白度且具备耐黄变的效果，来制备高白度低压电器外壳专用环保无卤阻燃尼龙6材料。
背景技术
早几年，市场上的小型断路器外观颜色都是以灰色为主，典型的代表产品如，正泰电器的DZ47系列。
但随着人们审美观念的提升，以白为美，近年来德力西率先推出了断路器外壳白度88以上的低压电器产品“领航者系列”，紧接着正泰推出了更高白度的产品“昆仑系列”。而且相关集团公司更白系列的产品正在陆续推出市场。
公开号为CN104693790A的中国专利文献中公开了一种用于低压电器外壳的低成本无卤阻燃聚酰胺材料，该材料主要包含聚酰胺树脂35～70份、短玻纤纤维2～17份、无机填充材料硅灰石15～32份、无卤阻燃剂MCA7～24份、稳定添加助剂0.1～1.2份、润滑剂0.1～0.7 w份。该配方主要是通过添加大量的硅灰石来降低成本，配方缺点显而易见，硅灰石比玻纤重导致该材料比重更大，另外材料白度耐候都体现不出来。
公开号CN107513269A的中国专利文献中公开了一种高白度尼龙66组合物及其制备方法，该发明组合物主要包含以下质量份数组份：43-75份的尼龙66，0-40份的玻璃纤维，5-10份的硫酸钡，5-20份的增韧剂，0.5-2份的其他加工助剂，制备得到了L值94以上的组合物。该发明组合物是增强增韧聚酰胺领域，实际应用价值不高。
发明内容
通常高白度尼龙产品的制备都是通过添加一定量的钛白粉或者硫酸钡等进行改性，但实际应用过程中由于其价格高，比重大，一定程度改性得到的复合材料成本较高，经济型不友好，且不一定具有很好的耐黄变效果。
本发明通过添加经过表面处理的玻璃微珠替代部分短玻璃纤维和钛白粉，在降低了材料整体比重，不牺牲材料性能的情况下，制备得了高白度耐黄变的无卤阻燃尼龙材料，本发明制得的阻燃尼龙复合材料性能优良，白度高，耐黄变效果好，且经济型友好，具有广阔的市场应用前景。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：
PA6 切片 35~65%；
短切玻璃纤维 15~40%
氮系阻燃剂 8~20%；
玻璃微珠 0~15%；
稳定添加助剂 0.1~1.2 %；
润滑剂 0.1~0.7%；
钛白粉 0~6%。
上述的一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料中PA6切片相对粘度指数为2.0-2.5粘度，优选为2.0粘度和2.45粘度的一种或2种，更优选2.45粘度PA6切片。
上述的一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料所述氮系阻燃剂为MCA，MCA的用量范围最好为8~20%，更优选的用量范围10~15%，且MCA的添加工艺优选为侧喂料添加，侧喂料添加与主喂料添加相比，初始白度值可提高8~15%，且黄变试验色差值小11%~13%。
上述的一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料中短玻纤纤维用硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂、铝酸脂偶联剂处理过的玻纤纤维，其用量范围最好为15~40%，更优选的用量范围20~25%。
上述的一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料中稳定剂是抗氧剂，优选的是N,N-双-（3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺（抗氧剂1098）、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸脂（抗氧剂168）、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）中的一种或多种，其中以组合物的总重量计，抗氧剂的用量范围最好约为0.1~1.2%，更优选的用量为0.3~0.8%，主抗氧剂和辅助抗氧剂的比例最好为1：1。
上述的一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料中润滑剂为硬脂酸钙、改性乙撑双脂肪酸酰胺（TAF）、乙烯-丙烯酸共聚物其中的一种或多种，其中优选的是用改性乙撑双脂肪酸酰胺（TAF），既有很好的润滑效果而且能防止玻纤外漏，意外的是改性乙撑双脂肪酸酰胺相对其它润滑剂，在初始白度值与其它润滑剂没有差别，但在本发明所要解决耐黄变问题上，起到协效作用，黄变试验色差值小10%~15%。TAF的用量范围最好应为0.1~0.7%，更优选的用量为0.3~0.5%。
上述的一种高白度高流动性低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料中玻璃微珠以二氧化硅为主要成分，另外平均含有三氧化二硼、氧化钙、氧化钠组分的白色粉末，平均粒径分布8-10μm，密度：1.9～2.2g/cm3，且经过亚磷酸酯表面处理。
上述的一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料中钛白粉为国产金红石型钛白粉，优选的添加比例为0~6%，更优选的添加比例2~4%。
上述的一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为40~48:1，主机转速为350~450 rpm，所述双螺杆挤出机各温区的温度设置为：一区：225±20℃，二区至四区：230±20℃，五区：215±20℃，六区：205±20℃，七区：195±20℃，八区至九区：175±20℃，模头：225±20℃；
所述氮系阻燃剂从第五温区侧喂加入。
本发明通过添加一种经过表面处理的高白度玻璃微珠，替代部分钛白粉，降低了材料钛白粉的添加量和材料整体比重，制备出高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料，该材料具有广阔的市场应用前景。
具体实施方式
玻璃微珠的表面处理方法：将按一定比例配比的玻璃微珠和亚磷酸酯倒入高速搅拌锅搅拌5分钟，然后再加入一定量的硅烷偶联剂继续搅拌1-2分钟，取出后通过超声波振动筛处理就得到了表面处理的玻璃微珠。
下面将结合对比例1和实施列1~10，对本发明做进一步的说明。
按表1的配比称取各原材料，在高混机中进行混合，然后通过双螺杆挤出机进行挤出造粒成复合材料。将上述对比例和实施列所制得的复合材料进行常规理化分析和色彩分析，考察复合材料的常规理化性能和颜色白度（L值）情况。
表1对比例1和实施列1~10的具体配比
表1
Figure 13134DEST_PATH_IMAGE001
表2是对比例1和实施列1~10的常规理化性能分析结果
表2
Figure 805641DEST_PATH_IMAGE002
通过对表2数据的分析我们得到以下结果：1.随着玻璃微珠添加量的增加材料比重明显下降；2.添加表面改性玻璃微珠的材料的性能明显好于添加未经过表面改性玻璃微珠的材料；3.玻璃微珠/改性玻璃微珠和钛白粉的添加比6：1时即添加12份时材料性能最优，再继续添加时材料性能（除比重）不继续提升。
表3是对比例1和实施列1~10的色彩分析白度（L值）结果
表3
测试项目 检测仪器 对比例1 实施列1 实施列2 实施列3 实施列4 实施列5 实施列6 实施列7 实施列8 实施列9 实施列10
白度(L) HunterLab UltraScan PRO色差仪 93.77 93.25 92.28 91.88 89.51 87.72 93.55 93.71 94.29 93.89 89.11
通过表3对比例1和实施列1~10的色彩分析白度（L值）得到以下结果：添加未经过表面处理的玻璃微珠时，随着其添加量的增加（钛白粉减少）材料的L值逐渐降低，但添加了经过表面处理的玻璃微珠时，随着其添加量的增加（钛白粉减少）材料的L值逐渐增加，当其添加9份时此时白度最高，添加12份时白度已经开始下降了（但比只添加钛白粉的材料白度要好），添加15份时（此时钛白粉只有1份）白度急剧下降。
表4是对比例1和实施列1~10在烘箱中经过150度，24小时烘烤后的色差值变化（△E），考查耐黄变性能。
表4
150℃/24h实验后色差值 检测仪器 对比例1 实施列1 实施列2 实施列3 实施列4 实施列5 实施列6 实施列7 实施列8 实施列9 实施列10
　△E HunterLab UltraScan PRO色差仪 7.35 7.25 7.46 6.88 6.92 8.1 6.32 5.64 4.95 4.55 5.6
通过表4的数据结果，添加未经过表面处理的玻璃微珠材料的黄变效果不好，添加了经过表面处理的玻璃微珠后，随着其添加量的增加，△E逐渐降低，改性玻璃微珠和钛白粉的添加比6：1时即添加12份时材料耐黄变效果最好，再继续添加时由于钛白粉含量过低，材料耐黄效果反而开始变差。
结论
综上表2~表4的数据分析结果结合：经过表面改性的玻璃微珠添加12份时材料综合性能最优。
以上实施列仅供说明本发明使用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (9)

1.一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：
PA6切片 35~65%；
短切玻璃纤维 15~40%
氮系阻燃剂 8~20%；
玻璃微珠 0~15%；
稳定添加助剂 0.1~1.2 %；
润滑剂 0.1~0.7%；
钛白粉 0~6%。
2.根据权利要求1所述的一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料，其特征是：所述PA6切片为相对粘度指数2.0-2.5的PA6切片。
3.根据权利要求1所述的一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料，其特征是：所述短切玻璃纤维为硅烷偶联剂、酞酸酯偶联剂、铝酸脂偶联剂处理锅的玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的一一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料，其特征是：所述氮系阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐。
5.根据权利要求一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料，其特征是：所述空心玻璃微珠主要成分以二氧化硅为主要成分，另外平均含有三氧化二硼、氧化钙、氧化钠组分，且经过亚磷酸酯表面处理。
6.根据权利要求1所述的一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料，其特征是：所述稳定剂是抗氧剂，可以是N,N-双-（3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺（抗氧剂1098）、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸脂（抗氧剂168）、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料，其特征在是：所述润滑剂为硬脂酸钙、改性乙撑双脂肪酸酰胺（TAF）、乙烯-丙烯酸共聚物其中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料，其特征是：所述钛白粉为国产金红石型钛白粉。
9.根据权利要求1所述的一种高白度耐黄变低压电器外壳专用无卤阻燃尼龙6复合材料，其特征在于，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为40~48:1，主机转速为350~450 rpm，所述双螺杆挤出机各温区的温度设置为：一区：225±20℃，二区至四区：230±20℃，五区：215±20℃，六区：205±20℃，七区：195±20℃，八区至九区：175±20℃，模头：225±20℃；
所述氮系阻燃剂从第五温区侧喂加入。
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