CN113845771A - 一种无卤阻燃pa66复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无卤阻燃PA66复合材料及其制备方法，将经干燥处理的80‑92％PA66树脂、6‑15％三聚氰胺氰脲酸盐、0.2‑5％石墨烯、0.2‑5％多壁碳纳米管进行高速搅拌混合均匀，挤出、切粒，最后包装，即得到了无卤阻燃PA66。本发明中石墨烯以及多壁碳纳米管可以有效阻止聚合物分解所形成的可燃或有毒气体的溢出以及外界热量和氧气的进入，具有极好的成炭性和优异的阻燃效果，同时碳基纳米填料增强作用提高了机械性能；无卤阻燃PA66复合材料不仅具有阻燃效率高、无卤、低烟、低毒、抗滴落，且具有优秀的加工性能，可广泛应用；本发明的无卤阻燃PA66材料的制备方法具有操作简单的优点。

Description

一种无卤阻燃PA66复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及阻燃复合材料技术领域，具体涉及一种无卤阻燃PA66复合材料及其制备方法。
背景技术
尼龙66(PA66)，是通用工程塑料中用量最多的热塑性树脂，其力学性能优良，可广泛应用于航空、汽车、机械、电子、化工、建筑等领域。PA66的极限氧指数为24％，UL-94垂直燃烧性能达到V-2级别，具有一定的阻燃性能。但是随着PA66应用领域的不断拓展，其阻燃性能已经不能满足愈加苛刻的环境要求，提高PA66的阻燃性能势在必行。
目前用于PA6的阻燃剂主要包括卤系阻燃剂和无卤阻燃剂两大类。卤系阻燃剂虽然在PA6阻燃中起到了非常重要的作用，但由于在燃烧过程中发烟量大，且释放出有毒和腐蚀性的气体，对环境和人体造成很大的危害。而普通的膨胀型阻燃剂和氢氧化物阻燃剂阻燃效率低，添加量大，同时还降低复合材料的机械性能。无卤则具有高效、低烟、低毒、添加量少、无熔滴等优点而受到越来越多的关注。
发明内容
针对现有技术中的不足之处，本发明的目的是提供一种无卤阻燃PA66复合材料及制备方法，解决现有PA66复合材料燃烧释放有毒气体、阻燃效率低，影响机械性能的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种无卤阻燃PA66复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将经干燥处理的PA66树脂、三聚氰胺氰脲酸盐、石墨烯、多壁碳纳米管进行高速搅拌混合均匀；
2)将上述混合物料通过失重式计量喂料器送入双螺杆挤出机中，调节喂料转速为210-280r/min，三聚氰胺氰脲酸盐含量控制在6-15％，双螺杆挤出机的各段螺杆温度从加料口到机头的温度分别为210℃、260℃、260℃、260℃、260℃、250℃、250℃、250℃、250℃，螺杆转速为220-320r/min，在双螺杆挤出机的输送和剪切作用下，充分熔融塑化、捏合混炼、经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，最后包装，即得到了无卤阻燃PA66。
优选地，所述石墨烯是采用高速剪切机剥离制备而成。
优选地，所述石墨烯尺寸为2-4μm。
优选地，各组分以质量分数计包括：80-92％的PA66基体、6-15％的三聚氰胺氰脲酸盐、0.2-5％的石墨烯、0.2-5％的多壁碳纳米管。
一种采用如上所述的制备方法制得的无卤阻燃PA66复合材料。
本发明中大尺寸石墨烯和多壁碳纳米管可以有效阻止聚合物分解所形成的可燃或有毒气体的溢出以及外界热量和氧气的进入，从微观角度来讲，石墨烯片层结构整体上是密集且连续的，它能够阻止氧气进入材料的深处，这种密集且连续的结构从宏观角度来讲，具有较大的比表面积，这种极高的比表面积更容易吸附燃烧过程中产生的有机挥发物，并阻止其在燃烧过程中的释放和扩散；另外在燃烧过程中，碳纳米管在凝聚相中形成类似网络的保护层，保护聚合物基体免受外部辐射和火焰的热反馈。石墨烯和碳纳米管填料可以有效地防止PA66分子链的松弛，从而提高PA66的结晶度。
本发明的有益效果：本发明采用石墨烯和碳纳米管改性PA66，石墨烯和碳纳米管大的比表面积能有效阻止聚合物分解所形成的可燃或有毒气体的溢出，它们与氮系阻燃剂的协同作用不仅能提高PA66的阻燃效率，而且还能提升其机械性能。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例
制备时，首先按照比例称取PA66基体、三聚氰胺氰脲酸盐、石墨烯和多壁碳纳米管，加入高速搅拌机中，混和1h，将上述混合物料通过失重式计量喂料器送入双螺杆挤出机中，调节喂料转速为210-280r/min，双螺杆挤出机的各段螺杆温度从加料口到机头的温度分别为210℃、260℃、260℃、260℃、260℃、250℃、250℃、250℃、250℃，螺杆转速为220-320r/min，在双螺杆挤出机的输送和剪切作用下，充分熔融塑化、捏合混炼、经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即得到了无卤阻燃PA66。
调节原料组成，制得样品1-4，各原料组成如表1所示。
表1
Figure BDA0003352028300000031
分别对以上样品在相同条件下进行力学强度和阻燃性能测定，测试结果如表2所示：
表2
测试样品 拉伸强度Mpa 极限氧指数％ UL-94阻燃等级 有无低落现象
样品1 73.1 25.3 V-1 有
样品2 75.3 26.7 V-1 无
样品3 75.2 26.6 V-1 无
样品4 76.3 28 V-0 无
纯PA66 74.2 24 V-2 有
从表2中可以看出，与纯PA66相比，本申请所述无卤阻燃PA66复合材料，除了具有高极限氧指数、阻燃V-0等优良的阻燃性能，同时具有很好的力学性能。由样品1可知，氮系阻燃剂的加入能提高PA66的阻燃性能，但降低了拉伸强度。对比样品1、2、3，聚合物链与石墨烯和多壁碳纳米管体系之间有着强烈的相互作用，显著地提升了PA66的阻燃性能和力学性能。由此可证明，本发明的阻燃复合材料中，石墨烯、多壁碳纳米管与氮系阻燃剂具有相互促进、相互协同的作用，能够起到显著的阻燃效果和提升力学性能。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (5)

1.一种无卤阻燃PA66复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将经干燥处理的PA66树脂、三聚氰胺氰脲酸盐、石墨烯、多壁碳纳米管进行高速搅拌混合均匀；
2)将上述混合物料通过失重式计量喂料器送入双螺杆挤出机中，调节喂料转速为210-280r/min，三聚氰胺氰脲酸盐含量控制在6-15％，双螺杆挤出机的各段螺杆温度从加料口到机头的温度分别为210℃、260℃、260℃、260℃、260℃、250℃、250℃、250℃、250℃，螺杆转速为220-320r/min，在双螺杆挤出机的输送和剪切作用下，充分熔融塑化、捏合混炼、经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，最后包装，即得到了无卤阻燃PA66。
2.如权利要求1所述的无卤阻燃PA66复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯是采用高速剪切机剥离制备而成。
3.如权利要求1所述的无卤阻燃PA66复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯尺寸为2-4μm。
4.如权利要求1所述的无卤阻燃PA66复合材料的制备方法，其特征在于，各组分以质量分数计包括：80-92％的PA66基体、6-15％的三聚氰胺氰脲酸盐、0.2-5％的石墨烯、0.2-5％的多壁碳纳米管。
5.一种采用如权利要求1-4中任一项所述的制备方法制得的无卤阻燃PA66复合材料。
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