專利名稱：高抗沖擊無鹵阻燃增強尼龍材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種高抗沖擊無鹵阻燃增強尼龍6材料 及其制備方法。
背景技術(shù)：
尼龍6具有良好的物理、機械性能，例如拉伸強度高，耐磨性優(yōu)異，抗沖擊性能好， 耐化學藥品和耐油性突出，是用途最廣的工程塑料之一，廣泛應(yīng)用于各種電子電氣設(shè)備和 家電產(chǎn)品。傳統(tǒng)的含鹵阻燃劑可使材料獲得良好的阻燃效果，用量少，對材料的性能影響小， 且價格適中，但是由于釋放出大量的煙霧和鹵化氫氣體刺激眼睛和呼吸系統(tǒng)，會造成“二次 災(zāi)害，，。特別是多溴二苯類(PBDB)及多溴二苯醚類(PBDBE)，會產(chǎn)生二英類物質(zhì)，可能引起 人體新陳代謝失常而造成緊張、失眠、頭痛、眼疾、動脈硬化、肝臟腫瘤等病狀，動物實驗發(fā) 現(xiàn)會導(dǎo)致癌癥。另一方面，處理或回收這些含鹵廢料也相當困難，因此含鹵阻燃劑的使用受 到了很大限制。尼龍6用的無鹵阻燃劑主要有三聚氰胺(ΜΑ)、MA衍生物(包括它們的復(fù)配 體系)、磷系阻燃劑以及金屬氫氧化物、紅磷、聚磷酸按(APP)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高抗沖擊無鹵阻燃增強尼龍6材料及其制備方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種高抗沖擊無鹵阻燃增強尼龍材料，由以下重量配比的原料配制成(％ )尼龍50-68 ；
增強材料10-30 ；
分散劑0-2 ；
偶聯(lián)劑0-1 ；
接枝彈性體0-8 ；
阻燃劑10-15 ；
抗氧劑10980. 2-1
抗氧劑ΑΤ-1680. 2-1。進一步地，所述尼龍為密度在1. 10-1. 15g/cm3，熔點在220-230°C，特征粘度指數(shù) 在2. 3-2. 9的尼龍6。進一步地，所述分散劑為脂肪酸酯的混合物，滴落點為49-63°C，比重為0. 95。進一步地，所述增強材料為股數(shù)為1000股，線徑為14μ的玻纖。進一步地，所述偶聯(lián)劑為Y-氯丙基三甲氧基硅烷。進一步地，所述阻燃劑為氰尿酸三聚氰胺。一種上述的高抗沖擊無鹵阻燃增強尼龍材料的制備方法，包括以下步驟(1)按重量配比秤取原料；
(2)將預(yù)先干燥的尼龍、接枝彈性體在高速混合器中干混3-5分鐘；(3)加入偶聯(lián)劑對樹脂進行表面處理；(4)然后加入分散劑、阻燃劑、抗氧劑、潤滑劑在高速混合器中進行混合；(5)后經(jīng)雙螺桿擠出機加溫、混合塑化、熔融、填充、剪切、擠出造粒，其中，擠出時 螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置分別為一區(qū)260 270°C，二區(qū)260 250°C，三區(qū)260 250°C， 四區(qū)250 240°C，五區(qū)240 230°C，六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C，主機頻率為450rpm，主機電流為130A。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在無鹵無磷反應(yīng)阻燃，無材料發(fā)泡現(xiàn)象，成本低，制 造工藝簡單，可廣泛用于航空、汽車制造領(lǐng)域。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明在實施例及對比例復(fù)合材料配方中，尼龍為任一種脂肪族聚酰胺?？梢詾槊芏仍?1. 10-1. 15g/cm3，熔點在220-230°C，特征粘度指數(shù)在2. 3-2. 9的尼龍6。分散劑脂肪酸酯的 混合物，滴落點為49-63°C，比重為0. 95。增強材料為玻纖，股數(shù)為1000股，線徑為14 μ，偶 聯(lián)劑ΚΗ300化學名稱為Y-氯丙基三甲氧基硅烷。抗氧劑1098為Ciba公司產(chǎn)，商品牌號為 IRGAN0X 1098，化學名稱為N，N’ -1，6-亞己基-二-[3，5-二叔丁基-4-羥基苯丙酰胺]。 抗氧劑ΑΤ-168為金海雅寶公司產(chǎn)，化學名稱為三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯。阻燃劑 為氮系阻燃劑，化學名稱為氰尿酸三聚氰胺。本發(fā)明的高抗沖擊無鹵阻燃增強尼龍材料的原料及配比
尼龍50-68 ；
增強材料10-30 ；
分散劑0-2 ；
偶聯(lián)劑0-1 ；
接枝彈性體0-8 ；
阻燃劑10-15 ；
抗氧劑10980. 2-1 ；
抗氧劑AT-1680. 2-1。
其制備方法，包括以下步驟
(1)按重量配比秤取原料；
(2)將預(yù)先干燥的尼龍、接枝彈性體在高速混合器中干混3-5分鐘；
(3)加入偶聯(lián)劑對樹脂進行表面處理
(4)然后加入分散劑、阻燃劑、抗氧劑、潤滑劑在高速混合器中進行混合；
(5)后經(jīng)雙螺桿擠出機加溫、混合塑化、熔融、填充、剪切、擠出造粒，其中，擠出時
螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置分別為一區(qū)260 270°C，二區(qū)260 250°C，三區(qū)260 250°C， 四區(qū)250 240°C，五區(qū)240 230°C，六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C，主機頻率為450rpm，主機電流為130A。 性能評價方式及實行標準將按上述方法完成造粒的粒子材料事先在90 100°C 的鼓風烘箱中烘燥4 6小時，然后再將烘燥好的粒子材料在注射成型機上進行注射成型制樣。注射成型模溫控制在80°C左右。試樣尺寸根據(jù)ISO標準分別為拉伸樣條IS0527，試樣為IB型樣條彎曲樣條IS0178，試樣尺寸80*10*4mm ；懸臂梁缺口沖擊樣條IS0 179，試樣尺寸80*10*4mm ；熔融指數(shù)=ISO1183，275°C /2. 16kg ；所制備好的試樣最后再根據(jù)相應(yīng)的測試標準進行相關(guān)性能的測試分析。材料的綜 合力學性能通過測試所得的拉伸強度、彎曲強度以及沖擊強度的數(shù)值進行評判；材料的成 型流動性能通過在上述條件下所測得的材料的熔融指數(shù)數(shù)值的大小進行評判。實施例1 將PA6重量比為尼龍50. 5 %，增強材料30 %，阻燃劑12 %，接枝彈性體6 %，偶聯(lián) 劑0. 5%，潤滑劑0. 5%，抗氧劑10980. 25%，抗氧劑AT-1680. 25%在高速混合器中于室溫 狀態(tài)下干混，經(jīng)240 260°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置 分別為一區(qū)260 270°C，二區(qū)260 250°C，三區(qū)260 250°C，四區(qū)250 240°C，五區(qū) 240 230°C，六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C ；擠出速率為450rpm， 加工電流為130A。對比例1將PA6重量比為尼龍51 %，增強材料30 %，阻燃劑12 %，接枝彈性體6 %，偶聯(lián) 劑0. 5%，，抗氧劑10980. 25%，抗氧劑AT-1680. 25%在高速混合器中于室溫狀態(tài)下干混， 經(jīng)240 260°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置分別為一區(qū) 260 270°C，二區(qū) 260 250°C，三區(qū) 260 250°C，四區(qū) 250 240°C，五區(qū) 240 230°C， 六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C ；擠出速率為450rpm，加工電流為 130A。對比例2將PA6重量比為尼龍50. 5%，增強材料30%，阻燃劑12%，接枝彈性體6%，潤滑 劑0. 5 %，抗氧劑10980. 25 %，抗氧劑AT-1680. 25 %在高速混合器中于室溫狀態(tài)下干混， 經(jīng)240 260°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置分別為一區(qū) 260 270°C，二區(qū) 260 250°C，三區(qū) 260 250°C，四區(qū) 250 240°C，五區(qū) 240 230°C， 六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C ；擠出速率為450rpm，加工電流為 130A。對比例3將PA6重量比為尼龍50.5%,增強材料30%，阻燃劑12%，，偶聯(lián)劑0. 5%，潤滑 劑0. 5 %，抗氧劑10980. 25 %，抗氧劑AT-1680. 25 %在高速混合器中于室溫狀態(tài)下干混， 經(jīng)240 260°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置分別為一區(qū) 260 270°C，二區(qū) 260 250°C，三區(qū) 260 250°C，四區(qū) 250 240°C，五區(qū) 240 230°C， 六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C ；擠出速率為450rpm，加工電流為 130A。對比例4將PA6重量比為尼龍50. 5 %，增強材料30 %，接枝彈性體6 %，偶聯(lián)劑0. 5 %，潤 滑劑0. 5%，抗氧劑10980. 25%，抗氧劑AT-1680. 25%在高速混合器中于室溫狀態(tài)下干混，經(jīng)240 260°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置分別為一區(qū) 260 270°C，二區(qū) 260 250°C，三區(qū) 260 250°C，四區(qū) 250 240°C，五區(qū) 240 230°C， 六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C ；擠出速率為450rpm，加工電流為 130A。 對比例5 將PA6重量比為尼龍50.5%,增強材料30 %，，偶聯(lián)劑0. 5 %，潤滑劑0.5%,抗氧 劑10980. 25%，抗氧劑AT-1680. 25%在高速混合器中于室溫狀態(tài)下干混，經(jīng)240 260°C熔 融擠出，造粒制成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置分別為一區(qū)260 270°C，二區(qū) 260 250°C，三區(qū) 260 250°C，四區(qū) 250 240°C，五區(qū) 240 230°C，六區(qū) 240 230°C， 七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C ；擠出速率為450rpm，加工電流為130A。表1 玻纖增強阻燃材料配方及材料性能表 對比實施例1與對比例3、5結(jié)果表明，通過添加接枝彈性體來改善材料的抗沖擊 性能是非常有效的一個辦法，因為接枝彈性體本身就具備極性和非極性鍵，可以將相容性 很差的材料以形成化學鍵的方式使其融合。對比實施例1與對比例1、2結(jié)果則說明，尼龍、 增強材料、潤滑劑、偶聯(lián)劑形成一個保持材料韌性、強度的有機整體。當體系中缺少有效的 分散劑組分時，材料的流動性能將下降；當體系中缺少有效的偶聯(lián)劑組分時，材料的物理性 能下降。實施例2將PA6重量比為尼龍52. 5%，增強材料30%，阻燃劑10%，接枝彈性體6%，偶聯(lián) 劑0. 5%，潤滑劑0. 5%，抗氧劑10980. 25%，抗氧劑AT-1680. 25%在高速混合器中于室溫狀態(tài)下干混，經(jīng)240 260°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置 分別為一區(qū)260 270°C，二區(qū)260 250°C，三區(qū)260 250°C，四區(qū)250 240°C，五區(qū) 240 230°C，六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C ；擠出速率為450rpm， 加工電流為130A。實施例3將PA6重量比為尼龍52. 1 %，增強材料30%，阻燃劑10. 4%，接枝彈性體6%，偶 聯(lián)劑0. 5%，潤滑劑0. 5%，抗氧劑10980. 25%，抗氧劑AT-1680. 25%在高速混合器中于室 溫狀態(tài)下干混，經(jīng)240 260°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置 分別為一區(qū)260 270°C，二區(qū)260 250°C，三區(qū)260 250°C，四區(qū)250 240°C，五區(qū) 240 230°C，六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C ；擠出速率為450rpm， 加工電流為130A。實施例4將PA6重量比為尼龍51.7%,增強材料30 %，阻燃劑10.8%,接枝彈性體6 %，偶 聯(lián)劑0. 5%，潤滑劑0. 5%，抗氧劑10980. 25%，抗氧劑AT-1680. 25%在高速混合器中于室 溫狀態(tài)下干混，經(jīng)240 260°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置 分別為一區(qū)260 270°C，二區(qū)260 250°C，三區(qū)260 250°C，四區(qū)250 240°C，五區(qū) 240 230°C，六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C ；擠出速率為450rpm， 加工電流為130A。實施例5將PA6重量比為尼龍51. 3%，增強材料30%，阻燃劑11. 2%，接枝彈性體6%，偶 聯(lián)劑0. 5%，潤滑劑0. 5%，抗氧劑10980. 25%，抗氧劑AT-1680. 25%在高速混合器中于室 溫狀態(tài)下干混，經(jīng)240 260°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置 分別為一區(qū)260 270°C，二區(qū)260 250°C，三區(qū)260 250°C，四區(qū)250 240°C，五區(qū) 240 230°C，六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C ；擠出速率為450rpm， 加工電流為130A。實施例6將PA6重量比為尼龍50. 9 %，增強材料30 %，阻燃劑11.6%，接枝彈性體6 %，偶 聯(lián)劑0. 5%，潤滑劑0. 5%，抗氧劑10980. 25%，抗氧劑AT-1680. 25%在高速混合器中于室 溫狀態(tài)下干混，經(jīng)240 260°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置 分別為一區(qū)260 270°C，二區(qū)260 250°C，三區(qū)260 250°C，四區(qū)250 240°C，五區(qū) 240 230°C，六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C ；擠出速率為450rpm， 加工電流為130A。表2 玻纖增強阻燃材料配方及材料性能表 對比實施例1、2、3、4、5、6結(jié)果表明，當阻燃劑含量在11. 2%時，材料的阻燃性能 就可以達到UL-94的V-O級，且可以看出此阻燃劑對于材料的物理性能影響比較小。實施例7將PA6重量比為尼龍52.8%,增強材料30 %，阻燃劑11.2%,接枝彈性體4.5%, 偶聯(lián)劑0. 5%，潤滑劑0. 5%，抗氧劑10980. 25%，抗氧劑AT-1680. 25%在高速混合器中于 室溫狀態(tài)下干混，經(jīng)240 260°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度 設(shè)置分別為一區(qū)260 270°C，二區(qū)260 250°C，三區(qū)260 250°C，四區(qū)250 240°C， 五區(qū)240 230°C，六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C ；擠出速率為 450rpm，加工電流為130A。實施例8 將PA6重量比為尼龍52.3%,增強材料30%，阻燃劑11.2%,接枝彈性體5%，偶 聯(lián)劑0. 5%，潤滑劑0. 5%，抗氧劑10980. 25%，抗氧劑AT-1680. 25%在高速混合器中于室 溫狀態(tài)下干混，經(jīng)240 260°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置 分別為一區(qū)260 270°C，二區(qū)260 250°C，三區(qū)260 250°C，四區(qū)250 240°C，五區(qū) 240 230°C，六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C ；擠出速率為450rpm，加工電流為130A。實施例9將PA6重量比為尼龍51. 8%，增強材料30%，阻燃劑11. 2%，接枝彈性體5. 5%， 偶聯(lián)劑0. 5%，潤滑劑0. 5%，抗氧劑10980. 25%，抗氧劑AT-1680. 25%在高速混合器中于 室溫狀態(tài)下干混，經(jīng)240 260°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度 設(shè)置分別為一區(qū)260 270°C，二區(qū)260 250°C，三區(qū)260 250°C，四區(qū)250 240°C， 五區(qū)240 230°C，六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C ；擠出速率為 450rpm，加工電流為130A。實施例10將PA6重量比為尼龍51.3%,增強材料30%，阻燃劑11.2%,接枝彈性體6%，偶 聯(lián)劑0.5%，潤滑劑0.5%，抗氧劑1098 0.25%，抗氧劑AT-168 0. 25%在高速混合器中于 室溫狀態(tài)下干混，經(jīng)240 260°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度 設(shè)置分別為一區(qū)260 270°C，二區(qū)260 250°C，三區(qū)260 250°C，四區(qū)250 240°C， 五區(qū)240 230°C，六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C ；擠出速率為 450rpm，加工電流為130A。實施例11將PA6重量比為尼龍50.8%,增強材料30 %，阻燃劑11.2%,接枝彈性體6.5%, 偶聯(lián)劑0.5%，潤滑劑0.5%，抗氧劑1098 0.25%，抗氧劑AT-168 0. 25%在高速混合器中 于室溫狀態(tài)下干混，經(jīng)240 260°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度 設(shè)置分別為一區(qū)260 270°C，二區(qū)260 250°C，三區(qū)260 250°C，四區(qū)250 240°C， 五區(qū)240 230°C，六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C ；擠出速率為 450rpm，加工電流為130A。實施例12將PA6重量比為尼龍49.3%,增強材料30 %，阻燃劑11.2%,接枝彈性體8 0Z0，偶 聯(lián)劑0.5%，潤滑劑0.5%，抗氧劑1098 0.25%，抗氧劑AT-168 0. 25%在高速混合器中于 室溫狀態(tài)下干混，經(jīng)240 260°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度 設(shè)置分別為一區(qū)260 270°C，二區(qū)260 250°C，三區(qū)260 250°C，四區(qū)250 240°C， 五區(qū)240 230°C，六區(qū)240 230°C，七區(qū)240 230°C，八區(qū)240 230°C ；擠出速率為 450rpm，加工電流為130A。表3 玻纖增強阻燃材料配方及材料性能表 通過對比實施例7、8、9、10、11、12可以看出，材料在添加接枝彈性體后，可以使得 材料的沖擊強度大幅提升，當添加比例為6%可以得到最大的沖擊性能，若繼續(xù)增加其用 量，不但沖擊性能不再增加，同時阻燃性能還會面臨下降。
權(quán)利要求
一種高抗沖擊無鹵阻燃增強尼龍材料，其特征在于由以下重量配比的原料配制成(％)尼龍50 68；增強材料10 30；分散劑 0 2；偶聯(lián)劑 0 1；接枝彈性體 0 8；阻燃劑 10 15；抗氧劑1098 0.2 1；抗氧劑AT 1680.2 1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高抗沖擊無鹵阻燃增強尼龍材料，其特征在于所述尼龍為 密度在1. 10-1. 15g/cm3，熔點在220-230°C，特征粘度指數(shù)在2. 3-2. 9的尼龍6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高抗沖擊無鹵阻燃增強尼龍材料，其特征在于所述分散劑 為脂肪酸酯的混合物，滴落點為49-63°C，比重為0. 95。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高抗沖擊無鹵阻燃增強尼龍材料，其特征在于所述增強材 料為股數(shù)為1000股，線徑為14 μ的玻纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高抗沖擊無鹵阻燃增強尼龍材料，其特征在于所述偶聯(lián)劑 為Y-氯丙基三甲氧基硅烷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高抗沖擊無鹵阻燃增強尼龍材料，其特征在于所述阻燃劑 為氰尿酸三聚氰胺。
7.一種制備權(quán)利要求1所述的高抗沖擊無鹵阻燃增強尼龍材料的制備方法，其特征在 于包括以下步驟，(1)按重量配比秤取原料；(2)將預(yù)先干燥的尼龍、接枝彈性體在高速混合器中干混3-5分鐘；(3)加入偶聯(lián)劑對樹脂進行表面處理；(4)然后加入分散劑、阻燃劑、抗氧劑、潤滑劑在高速混合器中進行混合；(5)后經(jīng)雙螺桿擠出機加溫、混合塑化、熔融、填充、剪切、擠出造粒，其中，擠出時螺桿 各加溫區(qū)溫度設(shè)置分別為一區(qū)260 270°C，二區(qū)260 250°C，三區(qū)260 250°C，四區(qū) 250 240°C，五區(qū) 240 230°C，六區(qū) 240 230°C，七區(qū) 240 230°C，八區(qū) 240 230°C， 主機頻率為450rpm，主機電流為130A。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高抗沖擊無鹵阻燃增強尼龍材料，由以下重量配比的原料配制成50-68％的尼龍；10-30％的增強材料；0-2％的分散劑；0-1％的偶聯(lián)劑；0-8％的接枝彈性體；10-15％的阻燃劑；0.2-1％的抗氧劑1098；0.2-1％的抗氧劑AT-168。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在無鹵無磷反應(yīng)阻燃，無材料發(fā)泡現(xiàn)象，成本低，制造工藝簡單，可廣泛用于航空、汽車制造領(lǐng)域。
文檔編號C08K7/14GK101921472SQ20101025599
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月18日
發(fā)明者鄭文涌 申請人:蘇州奔騰塑業(yè)有限公司