專利名稱：環(huán)保阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚合物阻燃改性，尤其涉及一種符合環(huán)保要求的阻燃 改性玻纖增強尼龍6專用料及其制備方法。
(二)
背景技術(shù)：
尼龍6俗名聚酰胺，是三大工程塑料之一，具有韌性好、電性能 優(yōu)異、耐油和耐磨等優(yōu)點，但是純尼龍6強度較差，且熱變形溫度低, 一般需通過玻璃纖維增強提高其強度和耐高溫性。但是由于玻璃纖維 的"燭芯效應(yīng)"，(高分子材料與工程，2006， 22巻，第一期)導(dǎo)致 尼龍6易燃，且發(fā)熱量大，燃燒時易產(chǎn)生有焰滴落，極易傳播火焰，這 限制了它的電子電1、交通運輸和辦公自動化等要求阻燃產(chǎn)品f的應(yīng) 用，因此玻璃纖維增強尼龍6的阻燃改性問題日益重要。目前用于玻 璃纖維增強尼龍6的阻燃劑有鹵系、氮系、磷系和氮-磷系等。鹵系阻 燃劑在燃燒過程中會釋放出大量有毒煙氣，且腐蝕設(shè)備，歐盟和我國 先后頒布了《關(guān)于在電子電氣設(shè)備中禁止使用某些有害物質(zhì)指令》(簡 稱《RoH指令》)和《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法》，規(guī)定阻燃塑 料中所含的多溴聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯醚的含量不得超過1000PPM。氮系阻
燃劑主要是密胺及其衍生物，此類阻燃劑復(fù)合環(huán)保要求，但其缺點是 增大了熔體流動和燃燒熔融滴落，特別在玻璃纖維增強尼龍6材料中 阻燃效率很低，基本沒有阻燃效果；磷系阻燃劑主要是紅磷，它具有 阻燃效率高、添加量少等顯著優(yōu)點，其缺點是易吸濕，釋放出毒性較 大的PH3，同時限制了制品的顏色。有機磷系阻燃劑具有阻燃效率高、熱穩(wěn)定性、分散性和流動性好等顯著優(yōu)點，且符合環(huán)保要求，是目前 應(yīng)用于玻璃纖維增強尼龍6的新型阻燃劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種符合歐盟RoHS指令和我 國《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法》要求的阻燃改性玻璃纖維增強 尼龍6專用料及其制備方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種環(huán)保阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料，是由如下質(zhì)量配比的 原料制成尼龍6樹脂45 65%、玻璃纖維24 28%、阻燃劑8 22% 、 粒徑D5o不大于10微米的無機填料3 5%;所述阻燃劑為磷酸酯類 阻燃劑或結(jié)構(gòu)如式(I〉所示的有機膦酸鹽阻燃劑；
<formula>formula see original document page 5</formula>
(i)
式(I)中，M為鈉或鉀，R4和R2各自獨立選自甲基、十二烷基、 十八垸基或苯基。
優(yōu)選的，所述的專用料由下列質(zhì)量配比的原料制成尼龍6樹脂 47 56%、玻璃纖維24 26%、阻燃劑17 22%、無機填料3 5%。
本發(fā)明所述尼龍6樹脂是一類己內(nèi)酰胺聚合物，任何一種尼龍6 樹脂都適合本發(fā)明。'
本發(fā)明所述的玻璃纖維優(yōu)選長度為3 10毫米、單絲直徑為10 25 微米的短切玻璃纖維。
本發(fā)明適用的磷酸酯類阻燃劑優(yōu)選下列之一甲苯系磷酸酯、丙 苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯、磷酸三苯酚。本發(fā)明適用的有機膦酸鹽阻燃劑優(yōu)選下列之一甲基-十二烷基 膦酸鹽、十八垸基-苯基膦酸鹽、甲基-十八烷基膦酸鹽、苯基-十二垸 基膦酸鹽。本發(fā)明適用的無機填料優(yōu)選下列之一蒙脫土、水滑石、 沸石、滑石粉、凹凸棒土。
本發(fā)明具體推薦的一個優(yōu)選方案為所述專用料由下列質(zhì)量配比 的原料制成尼龍6樹脂49%，玻璃纖維25%，十八垸基-苯基膦 酸鉀21%，粒徑D50不大于IO微米的沸石5%。
本發(fā)明具體推薦的另一個優(yōu)選方案為所述專用料由下列質(zhì)量配 比的原料制成尼龍6樹脂51%;玻璃纖維25%;三甲苯磷酸酯 19%;粒徑D50不大于IO微米的滑石粉5%。
本發(fā)明還提供了一種制備所述的環(huán)保阻燃玻璃纖維增強尼龍6 專用料的方法，所述的方法按如下步驟進行按照原料組分質(zhì)量配比
將尼龍6樹脂、阻燃劑和粒徑D50不大于10微米的無機填料在高速
混合機中充分混合，然后在雙螺桿擠出機中進行擠出造粒，得到預(yù)混
料；再將該預(yù)混料和玻璃纖維在雙螺桿擠出機內(nèi)混合擠出并切粒得到 所述的環(huán)保阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料；調(diào)節(jié)雙螺桿擠出機的料 筒溫度210 23(TC。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明得到的阻燃改性玻璃纖維增強尼龍6專 用料具有阻燃性能好、力學(xué)性能優(yōu)、原料成本低廉和阻燃過程中產(chǎn)生 的煙氣少等特點，而且材料符合歐盟《關(guān)于在電子電氣設(shè)備中禁止使 用某些有害物質(zhì)指令》(簡稱《RoHs指令》)和我國《電子信息產(chǎn)品 污染控制管理辦法》中關(guān)于阻燃塑料中所含的多溴聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯醚 的含量不得超過1000PPM的規(guī)定。具體實施例方式
以下以具體實施例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護范 圍不限于此
下列實施例使用的玻璃纖維為長度為3 10毫米、單絲直徑為
10~25微米的短切玻璃纖維。 實施例1
配方的質(zhì)量比為尼龍6樹脂65%;三甲苯磷酸酯8%;玻 璃纖維24%;粒徑Dso不大于IO微米的蒙脫土 3%。將配方中除 玻璃纖!萑"外的原fffi高速混合機中混合10分鐘，然后將混合物加入 雙螺桿擠出機內(nèi)熔融混合擠出切粒，得到預(yù)混料，將該預(yù)混料和在雙
螺桿擠出機中進行擠出造粒，料筒溫度控制在21(TC。
上述制得的阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料的性能經(jīng)測定垂直 燃燒達到V^2級，拉伸強度110」2MPa，沖擊強度10.2kJ/m2，抗彎強 度201.3 MPa。
實施例2
配方的質(zhì)量比為磷酸三(二丙苯)酯10%;尼龍6樹脂63%; 玻璃纖維24%;粒徑D5o不大于IO微米的沸石3%。將配方中除 玻璃纖維外的原料在高速混合機中混合10分鐘，然后將混合物加入 雙螺桿擠出機內(nèi)熔融混合擠出切粒，得到預(yù)混料，將該預(yù)混料和玻璃
纖維在雙螺桿擠出機中進行擠出造粒，料筒溫度控制在210°C 。
上述制得的阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料的性能經(jīng)測定垂直 燃燒達到V-1級，拉伸強度112.2MPa，沖擊強度10.5kJ/m2，抗彎強 度204.5MPa。
實施例3
7配方的質(zhì)量比為甲基-苯基膦酸鈉17%;尼龍6樹脂55%; 玻璃纖維25%;粒徑Dso不大于IO微米的凹凸棒土 3%。將配方 中除玻璃纖維外的原料在高速混合機中混合10分鐘，然后將混合物 加入雙螺桿擠出機內(nèi)熔融混合擠出切粒，得到預(yù)混料，將該預(yù)混料和 玻璃纖維在雙螺桿擠出機中進行擠出造粒，料筒溫度控制在210°C 。
上述制得的阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料的性能經(jīng)測定垂直 燃燒達到V-0級，拉伸強度115.4MPa，沖擊強度10.9kJ/m2，抗彎強 度208.4 MPa。
實施例4
配方的質(zhì)量比為磷酸三丁苯酯19%;尼龍6樹脂51%;玻 璃纖維25%;粒徑Dso不大于IO微米的水滑石5%。將配方中除 玻璃纖維外的原料在高速混合機中混合10分鐘，然后將混合物加入 雙螺桿擠出，f內(nèi)熔融混合擠出切粒，得到預(yù)混料，將該預(yù)濕料和玻璃
纖維在雙螺桿擠出機中進行擠出造粒，料筒溫度控制在210°C 。
上述制得的阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料的性能經(jīng)測定垂直 燃燒達到V-0級，拉伸強度H3.9MPa，沖擊強度11.2kJ/m2，抗彎強 度207.6 MPa。
實施例5
配方的質(zhì)量比為磷酸三苯酚21%;尼龍6樹脂49%;玻璃 纖維25%，粒徑Dso不大于IO'微米的滑石粉5%。將配方中除玻 璃纖維外的原料在高速混合機中混合10分鐘，然后將混合物加入雙 螺桿擠出機內(nèi)熔融混合擠出切粒，得到預(yù)混料，將該預(yù)混料和在雙螺
桿擠出機中進行擠出造粒，料筒溫度控制在210'C。
上述制得的阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料的性能經(jīng)測定垂直燃燒達到V-0級，拉伸強度114.1MPa，沖擊強度10.7kJ/m2，抗彎強 度204.5 MPa。 實施例6
配方的質(zhì)量比為十二垸基-苯基膦酸鉀22%;尼龍6樹脂 45%;玻璃纖維28%;粒徑D5Q不大于10微米的沸石5%。將配 方中除玻璃纖維外的原料在高速混合機中混合IO分鐘，然后將混合 物加入雙螺桿擠出機內(nèi)熔融混合擠出切粒，得到預(yù)混料，將該預(yù)混料
和在雙螺桿擠出機中進行擠出造粒，料筒溫度控制在210°C。
上述制得的阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料的性能經(jīng)測定垂直
燃燒達到V-0級，拉伸強度117.4MPa，沖擊強度11.3kJ/m2，抗彎強 度210.9 MPa。
實施例7
配方質(zhì)量比為:十八烷基-苯基磷徵鉀阻燃劑21%，尼龍6樹脂 49%，玻璃纖維25%，粒徑D5。不大于IO微米的沸石5%。將配方中
除玻璃纖維外的原料在高速混合機中混合10分鐘，然后將混合物加
入雙螺桿擠出機內(nèi)熔融混合擠出切粒，得到預(yù)混料，將該預(yù)混料和在
雙螺桿擠出機中進行擠出造粒，料筒溫度控制在210°C 。
上述制得的阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料的性能經(jīng)測定垂直
燃燒達到V-0級，拉伸強度115.4MPa，沖擊強度12.3kJ/m2，抗彎強 度208.7 MPa。'
實施例8
配方質(zhì)量配比尼龍6樹脂51%;玻璃纖維25%;三甲苯磷酸 酯19%;粒徑Ds。不大于10微米的滑石粉5%。將配方中除玻璃纖 維外的原料在高速混合機中混合10分鐘，然后將混合物加入雙螺桿擠出機內(nèi)熔融混合擠出切粒，得到預(yù)混料，將該預(yù)混料和在雙螺桿擠 出機中進行擠出造粒，料筒溫度控制在21(TC。
上述制得的阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料的性能經(jīng)測定垂直
燃燒達到V-l級，拉伸強度120.4MPa，沖擊強度14.3kJ/m2，抗彎強 度219.7 MPa。
權(quán)利要求
1、一種環(huán)保阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料，其特征在于所述的專用料是由如下質(zhì)量配比的原料組分制成尼龍6樹脂45～65％、玻璃纖維24～28％、阻燃劑8～22％、粒徑D50不大于10微米的無機填料3～5％；所述阻燃劑為磷酸酯類阻燃劑或結(jié)構(gòu)如式(I)所示的有機膦酸鹽阻燃劑 id="icf0001" file="A2009101524670002C1.tif" wi="54" he="26" top= "68" left = "69" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>式(I)中，M為鈉或鉀，R1和R2各自獨立選自甲基、十二烷基、十八烷基或苯基。
2、 如權(quán)利要求1所述的環(huán)保阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料，其特 征在于所述的專用料由下列質(zhì)量配比的原料制成尼龍6樹脂47 56%、玻璃纖維24 26%、阻燃劑17 22%、無機填料3 5%。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的環(huán)保阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料， 其特征在于所述的玻璃纖維為長度為3 10毫米和單絲直徑為10~25 微米的短切玻璃纖維。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的環(huán)保阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料， 其特征在于所述的磷酸酯類阻燃劑選自為下列之一甲苯系磷酸酯、 丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯、磷酸三苯酚。
5、 如權(quán)利要求1或2所述的環(huán)保阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料， 其特征在于所述有機膦酸鹽阻燃劑選自下列之一甲基-十二垸基膦 酸鹽、十八烷基-苯基膦酸鹽、甲基-十八烷基膦酸鹽、苯基-十二垸基 膦酸鹽。
6、 如權(quán)利要求1或2所述的環(huán)保阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料， 其特征在于所述的無機填料選自下列之一蒙脫土、水滑石、沸石、滑石粉、凹凸棒土。
7、 如權(quán)利要求1所述的環(huán)保阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料，其特 征在于所述專用料由下列質(zhì)量配比的原料制成尼龍6樹脂49%， 玻璃纖維25%，十八烷基-苯基磷酸鉀21%，粒徑D5o不大于10 微米的沸石5%。
8、 如權(quán)利要求1所述的環(huán)保阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料，其特征在于所述專用料由下列質(zhì)量配比的原料制成尼龍6樹脂51%; 玻璃纖維25%;三甲苯磷酸酯19%;粒徑D5Q不大于10微米的滑 石粉5%。
9、 一種制備如權(quán)利要求1或2所述的環(huán)保阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料的方法，其特征在于所述的方法按如下步驟進行按照原料組分質(zhì)量配比將尼龍6樹脂、阻燃劑和粒徑D5o不大于10微米的無機填料在高速混合機中充分混合，然后在雙螺桿擠出機中進行擠出造粒，得到預(yù)混料；再將該預(yù)混料和玻璃纖維在雙螺桿擠出機內(nèi)混合擠 出并切粒得到所述的環(huán)保阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料；調(diào)節(jié)雙螺 桿擠出機的料筒溫度210 230°C 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)保阻燃玻璃纖維增強尼龍6專用料及其制備方法，該專用料是由如下質(zhì)量配比的原料制成尼龍6樹脂45～65％、玻璃纖維24～28％、阻燃劑8～22％、無機填料3～5％；所述阻燃劑為磷酸酯類阻燃劑或有機膦酸鹽阻燃劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明得到的阻燃改性玻璃纖維增強尼龍6專用料具有阻燃性能好、力學(xué)性能優(yōu)、原料成本低廉和阻燃過程中產(chǎn)生的煙氣少等特點，符合環(huán)保規(guī)定。
文檔編號C08L77/00GK101659788SQ20091015246
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者旭 王, 瞿英俊, 思 陳 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)