CN118126521A - 一种阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于工程塑料技术领域，尤其涉及改性尼龙复合材料领域，公开了一种阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法和应用。本发明的阻燃聚酰胺复合材料按重量份数计包括以下组分：PA56 20‑30份，PA66 60‑75份，润滑剂0.3‑0.8份，阻燃剂6‑15份；所述阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐；所述PA66的端氨基含量为35mmol/Kg‑50mmol/Kg；所述PA56和所述PA66的质量比为1:(2‑3)；所述润滑剂为硬脂酸盐。本发明的阻燃聚酰胺复合材料制成样品试样阻燃稳定性好，同时可以保持材料较低的脱模力，较低的吸水。为电子电气行业提供绿色环保材料，同时降低了电子电器产品起火的风险。
Description
技术领域
本发明涉及工程塑料技术领域，尤其涉及改性尼龙复合材料领域，具体涉及一种阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
阻燃尼龙材料具有良好的强度以及韧性，广泛应用于电子电气领域中。由于应用于电子电气行业，因此阻燃性能是材料最关注的性能。三聚氰胺氰尿酸盐阻燃PA66材料具有很好的流动性，对于注塑一些薄壁制件具有很强的优势，同时结晶速度快，效率高，韧性好，在连接器领域非常受欢迎。但是三聚氰胺氰尿酸盐阻燃PA66很容易产生滴落引燃，从而达不到V-2，在电子部件的中使用具有很大的风险。市场普遍使用一些表面改性的三聚氰胺氰尿酸盐，对滴落引燃效果也不佳。该材料对工艺的要求较高，同时也及其敏感，工艺微小的波动也导致阻燃不合格。因此，迫切需要一种稳定的阻燃材料，适用与电子电气行业。
近年来随着工业进步，过量碳排放的恶果愈加显现，因此降低材料碳排量已成为国际主流。生物基材料是低碳环保的绿色材料，契合“双碳”发展目标；PA56材料是利用可再生生物质或经由生物制造得到的原料，通过生物、化学、物理等手段制造的一类新型材料，生物基塑料相比石油基塑料更具减碳和可再生优势。但是PA56材料吸水率高，导致在电子电气部件中应用尺寸不稳定，同时吸水后性能下降明显等缺点。
因此，亟待解决PA56具有结晶速率慢及吸水性高从而导致产品脱模难的问题、吸水大性能下降快的问题。以及原有的MCA阻燃PA66材料由于阻燃剂分散不佳导致阻燃性差、具有滴落引燃的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法和应用。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种阻燃聚酰胺复合材料，按重量份数计，包括以下组分：PA56 15-30份，PA66 60-75份，润滑剂0.3-0.8份，阻燃剂6-15份；所述阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐；
所述PA66的端氨基含量为35mmol/Kg-50mmol/Kg(端氨基含量采用全自动电位滴定仪滴定样品检测)
所述PA56是由生物基戊二胺和石油基己二酸聚合而成的聚己二酸戊二胺。生物基戊二胺可通过微生物发酵获得，也可通过全细胞法构建大肠杆菌系统直接将赖氨酸转换成戊二胺。
所述PA56和所述PA66的质量比为1:(2-3)；
所述润滑剂为硬脂酸盐。
本发明通过平衡PA56和PA66的质量比，降低材料的碳排放，同时选用合适端氨基含量的PA66树脂协同硬脂酸盐，促进三聚氰胺氰尿酸盐类阻燃剂分散性能，使三聚氰胺氰尿酸盐类阻燃剂粒径更小更均匀，阻燃性能稳定，同时更有利于与PA56的相容性，使得阻燃聚酰胺复合材料的结晶速度和结晶度不会大幅度下降，保障复合材料具有较好的脱模性及低吸水性。
优选地，所述阻燃聚酰胺复合材料中，PA56和PA66的质量百分含量之和不低于79％。
优选的，所述PA66的端氨基含量为35mmol/Kg、36mmol/Kg、37mmol/Kg、38mmol/Kg、39mmol/Kg、40mmol/Kg、41mmol/Kg、42mmol/Kg、43mmol/Kg、44mmol/Kg、45mmol/Kg、46mmol/Kg、47mmol/Kg、48mmol/Kg、49mmol/Kg、50mmol/Kg中的任意一者或两者的范围值。
作为本发明所述的阻燃聚酰胺复合材料的优选实施方式，所述PA56的特性粘度为2.4dL/g-2.7dL/g。
优选的，所述PA56的特性粘度为2.4dL/g、2.5dL/g、2.6dL/g、2.7dL/g中的任意一者或两者的范围值。
优选的，所述PA66的特性粘度为2.4dL/g-3.2dL/g。所述PA66特性粘度为2.4dL/g、2.5dL/g、2.6dL/g、2.7dL/g、2.8dL/g、2.9dL/g、3.0dL/g、3.1dL/g、3.2dL/g中的任意一者或两者的范围值。
所述PA66包括均聚PA66或共聚PA66，如PA66/6。
所述PA56和PA66的特性粘度按照ISO 307测试标准检测。
作为本发明所述的阻燃聚酰胺复合材料的优选实施方式，所述硬脂酸盐为双硬脂酸铝。
优选的，本发明的阻燃聚酰胺复合材料不含增韧剂，如马来酸酐接枝共聚物。
第二方面，本发明提供了所述阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
取所述组分，混合，熔融挤出，造粒，即得。
作为本发明所述的制备方法的优选实施方式，所述挤出时，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200rpm-450rpm。
第三方面，本发明将所述的阻燃聚酰胺复合材料在电子电器产品中应用。所述电子电器产品包括连接器、电控盒及插头等产品。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过平衡PA56和PA66的质量比，降低材料的碳排放，同时选用合适端氨基含量的PA66树脂协同硬脂酸盐，促进三聚氰胺氰尿酸盐类阻燃剂分散性能，使三聚氰胺氰尿酸盐类阻燃剂粒径更小更均匀，阻燃性能稳定，同时更有利于与PA56的相容性，使得阻燃聚酰胺复合材料的结晶速度和结晶度不会大幅度下降，保障复合材料具有较好的脱模性及低吸水性。即本发明的阻燃聚酰胺复合材料碳排放值大幅度降低，阻燃稳定性大幅度提升，同时具有较好的脱模性及合适的吸水性，为电子电器行业提供绿色环保材料。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
下述实施例和对比例中，如无特别说明，润滑剂均通过市售获得，且平行实验中使用的是相同的润滑剂。
下述实施例和对比例中，性能检测方法为：
(1)阻燃稳定性(滴落引燃)：注塑0.75mm厚燃烧样条，采用UL 94标准测试材料的燃烧性能。
(2)脱模力：采用注塑机，射嘴到下料口温度依次为：265℃、260℃、260℃、250℃，中压中速，同样的条件下，注塑下述产品，监测脱模所需要的力。
(3)吸水性：1.0mm厚度，85℃水煮2h，称量水煮前后的质量变化，将质量变化差值除以水煮前的质量的百分比即为吸水率。
下述实施例及对比例所用的原材料说明如下，但不限于这些材料：
PA56，牌号为1273，购自上海凯赛，特性粘度为2.62dL/g。
PA56，牌号为1251，购自上海凯赛，特性粘度为2.45dL/g。
上述PA56的特性粘度按照ISO 307测试标准检测。
PA66-A：PA66 EPR32，购自神马，端氨基含量为24mmol/Kg。
PA66-B：PA66 24FE2K，购自Rhodia，端氨基含量为49mmol/Kg。
PA66-C：PA66 27AE1K，购自Rhodia，端氨基含量为40mmol/Kg。PA66-D：PA6688X，购自ASCEND,端氨基含量为37mmol/Kg。PA66-E：PA66 EP158NH，购自浙江华峰，端氨基含量为82mmol/Kg。
上述PA66的端氨基含量的测试方法为：用全自动电位滴定仪滴定样品端氨基含量；取0.5g聚合物，加苯酚45mL及无水甲醇3mL，加热回流，观察试样完全溶解后，冷至室温，用已标定的盐酸标准溶液滴定端氨基含量。阻燃剂，三聚氰胺氰尿酸盐，购自四川精细化工研究院。
润滑剂-A，硬脂酸盐，双硬脂酸铝，市售。
润滑剂-B，脂肪酯，TR044W，购自美国struktol。
润滑剂-C，氧化聚乙烯蜡，润滑剂-A-C540A，购自霍尼韦尔。
润滑剂-D，硬脂酸盐，硬脂酸钙，市售。
润滑剂-E，硬脂酸盐，硬脂酸锂，市售。
增韧剂：马来酸酐接枝共聚物包括POE-g-MAH，FUSABONDN493，购自美国杜邦。
实施例和对比例的阻燃聚酰胺复合材料的组成组分如表1所示。
表1中实施例和对比例的阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
按照表1中的配方用量分别称取PA56、PA66、润滑剂、阻燃剂，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实施例和对比例的阻燃聚酰胺复合材料的组分(重量份数)
实施例和对比例的阻燃聚酰胺复合材料的性能检测结果如表2所示。
表2实施例和对比例的阻燃聚酰胺复合材料的组分(重量份数)
从表2可知，本发明所述阻燃聚酰胺复合材料的采用特定端氨基含量的PA66、PA56、润滑剂和阻燃剂等原材料，制备的阻燃聚酰胺复合材料制成样品试样阻燃稳定性好(V-0)，同时可以保持材料较低的脱模力(585bar-613bar)，较低的吸水性(3.0％-3.2％)。大幅度降低了复合材料的碳排放值，为电子电气行业提供绿色环保材料，同时降低了电子电器产品起火的风险。
与实施例1相比，对比例1和2的复合材料采用的PA66的端氨基含量分别为24mmol/Kg和82mmol/Kg，使得材料的阻燃稳定性差、脱模力高、吸水性较差；对比例3和4的复合材料采用的润滑剂分别为脂肪酯和氧化聚乙烯蜡，使得材料的阻燃稳定性差、脱模力较高、吸水性较差；对比例5和6的复合材料采用的PA56和PA66的质量比分别为1:1.5和1:4，使得对比例5材料的脱模力较高、吸水性较差，对比例6材料的阻燃稳定性差、吸水性较差。对比例7的复合材料体系中，另添加了增韧剂，使得材料的阻燃稳定性差、脱模力较高。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (7)
1.一种阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：PA5620-30份，PA66 60-75份，润滑剂0.3-0.8份，阻燃剂6-15份；所述阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐；
所述PA66的端氨基含量为35mmol/Kg-50mmol/Kg；
所述PA56和所述PA66的质量比为1:(2-3)；
所述润滑剂为硬脂酸盐。
2.根据权利要求1所述的阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述PA66的端氨基含量为40mmol/Kg-49mmol/Kg。
3.根据权利要求1所述的阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述PA56的特性粘度为2.4dL/g-2.7dL/g。
4.根据权利要求1所述的阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述硬脂酸盐为双硬脂酸铝。
5.权利要求1～4任一项所述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：
取所述组分，混合，熔融挤出，造粒，即得。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述挤出时，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200rpm-450rpm。
7.权利要求1～4任一项所述的阻燃聚酰胺复合材料在电子电器产品中的应用。
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