CN115304911A - 一种聚酰胺复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚酰胺复合材料及其制备方法和应用，所述聚酰胺复合材料按重量份计，包括以下组分：聚酰胺树脂35‑70份；阻燃剂5‑25份；氢氧化镁5‑35份；聚乙二醇0.1‑4份。在聚酰胺树脂中引入小粒径的氢氧化镁和低分子量的聚乙二醇，二者可以实现协同效应，在不影响材料的弯曲性能的条件下，降低整体材料在吸湿后导电通路的形成，从而提升了吸湿后介电强度的保持率。
Description
技术领域
本发明涉及工程塑料技术领域，具体涉及一种聚酰胺复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
尼龙是发展最早的合成纤维，既可以作纤维，也可作工程塑料。尼龙因其良好的综合性能，如强度高、刚性好、抗冲击、耐油及化学品、耐磨和自润滑性好等，而且原料易得、成本低，因而广泛应用到工业、服装、工程塑料等领域。而经过玻璃纤维增强阻燃改性后的尼龙材料，其机械强度更高，阻燃性更好，在电子电器应用方面可以取代一些金属、及其他热塑性工程塑料。
氮系阻燃尼龙是指采用氮系阻燃剂添加阻燃PA66或者PA6树脂的改性产品，该体系有很好的流动性能和阻燃性能，广泛应用于薄壁电子电气和连接器等领域应用。但是市面上的氮系阻燃尼龙改性产品都存在放置吸湿后电气性能急剧下降，特别是介电强度衰减非常明显，影响了终端产品的电气寿命时长，主要原因是由于该体系在放置吸湿后，水分非常容易渗透到聚合物分子结构内部，从而非常容易形成导电通路。
因此，如何解决解决氮系阻燃尼龙的放置吸湿后电气性能急剧下降问题，成为了该产品的行业痛点问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种聚酰胺复合材料及其制备方法和应用。通过在聚酰胺树脂中添加氢氧化镁与聚乙二醇共混挤出，成功解决氮系阻燃尼龙的放置吸湿后电气性能急剧下降问题，解决了该产品的行业痛点问题；不仅应用在成熟的低压电器领域，也可以适用于对电气性能要求较高的连接器行业，特别适用于轨道交通领域。
具体通过以下技术方案实现：
一种聚酰胺复合材料，按重量份计，包括以下组分：
优选地，按重量份计，包括以下组分：
进一步地，所述氢氧化镁的D50粒径为1.5-15μm。氢氧化镁的D50粒径若低于1.5μm，则会导致生产过程中不好下料，影响聚酰胺复合材料的基础稳定性；氢氧化镁的D50粒径若高于15μm，则会导致聚酰胺复合材料变脆、力学性能变差以及也会对聚酰胺复合材料的吸湿性能产生不利影响。
进一步地，所述聚乙二醇的数均分子量为4000-8000。聚乙二醇的数均分子量若高于8000，则会导致分散阻燃剂的能力变差，不仅影响材料的阻燃性能，也会影响到材料的力学性能和吸湿性能；聚乙二醇的数均分子量若低于4000，则低分子量的聚乙二醇在挤出的过程中会被挥发带走，从而无法发挥其在复合材料中的作用。
进一步地，所述聚酰胺树脂为脂肪族聚酰胺树脂，可以为尼龙66、尼龙PA6、尼龙610或尼龙56中的一种或多种，优选所述聚酰胺树脂为尼龙66或尼龙6中的一种或两种。
具体地，所述阻燃剂为氮系阻燃剂，优选包含三嗪系化合物的阻燃剂，例如三聚氰胺、单(羟基甲基)三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂等，更优选三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂。
进一步地，所述聚酰胺复合材料还包括0.2-0.6份的助剂。
进一步地，所述助剂为抗氧剂或润滑剂中的一种或多种。
具体地，所述抗氧剂可以选自N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、单酚和双酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫类抗氧剂、胺类抗氧剂和半受阻酚类抗氧剂中的一种或多种。
具体地，所述润滑剂包括酯类或硬脂酸盐类，例如硬脂酸硬脂醇酯。
本发明还提供上述聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1:按照配比,称取各组分预混合后，得到预混物；
S2：将步骤S1的预混物投入到挤出机中，进行熔融共混并挤出造粒，得到所述聚酰胺复合材料。
进一步地，所述挤出机为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为(40-48):1；所述双螺杆挤出机的螺筒温度为200-275℃；双螺杆挤出机的螺杆转速为250-500r/min。
本发明还提供上述聚酰胺复合材料在制备电子电器制件中的应用，如制备低压电器、轨道交通连接器等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃尼龙产品中，引入小粒径的氢氧化镁和低分子量的聚乙二醇(PEG)，二者可以实现协同效应，在不影响材料的弯曲性能的条件下，降低整体材料在吸湿后导电通路的形成，从而提升了吸湿后介电强度的保持率。本发明可以解决氮系阻燃尼龙产品中的放置吸水后电气性能失效改善，延长产品的电气寿命和使用时间。不仅可以应用在成熟的低压电器领域，也可以适用于对电气性能要求较高的连接器行业，特别适用于轨道交通领域。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。
<实施例和对比例的制备>
本发明实施例和对比例所用的原材料均来源于市购，但不限于这些材料：
PA66：尼龙66，牌号PA66 EP-158，购自浙江华峰集团；
PA6：尼龙6，牌号PA6 HY-2500A，购自江苏海阳化纤有限公司；
阻燃剂A：MCA阻燃剂，牌号为三聚氰胺氰尿酸盐MCA,购自寿光卫东化学有限公司；
阻燃剂B：MCA阻燃剂，牌号为氮系阻燃润滑剂MCA,购自四川省精细化工研究设计院；
阻燃剂C：MCA阻燃剂，牌号为MCA-101,购自山东海王化工股份有限公司；
氢氧化镁A：D50粒径为1.5μm，牌号12FD，购自江苏艾特克阻燃材料有限公司；
氢氧化镁B：D50粒径为15μm，牌号RL-30150，购自寿光瑞龙新材料科技有限公司；
氢氧化镁C：D50粒径1.0μm，牌号10FG，购自江苏艾特克阻燃材料有限公司；
氢氧化镁D：D50粒径45μm，牌号RL-30040A，购自寿光瑞龙新材料科技有限公司；
聚乙二醇A：数均分子量为4000，牌号PEG-4000，购自广州金昌盛科技有限公司；
聚乙二醇B：数均分子量为8000，牌号PEG-8000，购自广州丰天化工有限公司；
聚乙二醇C：数均分子量为1000，牌号PEG-1000，购自广州叶互生化工有限公司；
聚乙二醇D：数均分子量为10000，牌号PEG-10000，购自广州融大化工有限公司；
抗氧剂：N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺，市售，平行实验中使用同一市售产品；
润滑剂：硬脂酸硬脂醇酯，市售，平行实验中使用同一市售产品。
本发明实施例和对比例的制备方法如下：
S1:按照表1、表3的配比,称取各组分投入混合机中进行混合直至均匀，得到预混物；
S2：将步骤S1的预混物投入到双螺杆挤出机中，进行熔融共混并挤出造粒，得到聚酰胺复合材料，其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为46:1，螺筒温度为250℃，螺杆转速为350rpm。
关于本说明书中“份”，除非特别说明，表示“重量份”。
<测试标准>
本发明各实施例和对比例的性能测试标准如下：
吸湿后介电强度保持率测试方法：采用0.8mm的方板，首先按照ASTM D149-09测试其干态下介电强度；然后将待测样品放入常温水中浸泡96h，将样板表面水分擦拭干净，然后再按照ASTM D149-09测试其湿态下的介电强度。吸湿后介电强度保持率＝湿态介电强度/干态介电强度*100％。
弯曲模量：测试标准ISO 178-2010，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min；
表1.实施例1-12配方
注：表中“-”表示未添加该组分。
表2.实施例1-12的性能测试结果
表3.对比例1-3配方
注：表中“-”表示未添加该组分。
表4.对比例1-3的性能测试结果
上述对比例中，对比例1-3的对照基础均为实施例3。对比例1的配方中没有使用氢氧化镁和聚乙二醇复配，使得对比例1的吸湿后介电强度保持率和弯曲模量均变差。对比例2和3分别只单独使用了氢氧化镁或聚乙二醇，对比例2、3的效果也均较差。
基于表2中吸湿后介电强度保持率和弯曲模量的测试数据说明，通过实施例1-12制得的聚酰胺复合材料，在弯曲模量满足条件的前提下，吸湿后介电强度保持率可以高达79.3％，相比于对比例具有明显优势，因此本发明提供的聚酰胺复合材料，可以适用于低压电器领域，也可以适用于对电气性能要求较高的连接器行业，特别适用于轨道交通领域。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)
1.一种聚酰胺复合材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
3.根据权利要求1或2所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述氢氧化镁的D50粒径为1.5-15μm。
4.根据权利要求1或2所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述聚乙二醇的数均分子量为4000-8000。
5.根据权利要求1或2所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述聚酰胺树脂为脂肪族聚酰胺树脂。
6.根据权利要求1或2所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为氮系阻燃剂，优选包含三嗪系化合物的阻燃剂，更优选三聚氰胺氰尿酸盐阻燃剂。
7.根据权利要求1或2所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，还包括0.2-0.6份的助剂。
8.根据权利要求7所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述助剂为抗氧剂或润滑剂中的一种或两种。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按照配比，称取各组分预混合后，得到预混物；
S2：将步骤S1的预混物投入到挤出机中，进行熔融共混并挤出造粒，得到所述聚酰胺复合材料。
10.根据权利要求1-8任一项所述聚酰胺复合材料在制备电子电器制件中的应用。
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