專利名稱：一種無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃纖維增強(qiáng)尼龍6，尤其涉及一種無商阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
玻璃纖維增強(qiáng)尼龍6是目前應(yīng)用最多的幾種工程塑料之一，具有較高的機(jī)械性能和熱變形溫度，特別是長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料，但由于玻纖的“燈芯”效應(yīng)使材料更易燃燒，阻燃性能達(dá)不到某些行業(yè)的要求，限制了其更廣泛的應(yīng)用，目前工業(yè)上使用的阻燃玻纖增強(qiáng)尼龍6主要是添加十溴聯(lián)苯醚、溴代環(huán)氧樹脂等商系阻燃劑和三聚氰胺尿酸鹽、三聚氰胺磷酸酯等無鹵阻燃劑，眾所周知，鹵系阻燃劑阻燃的材料在燃燒時會產(chǎn)生大量有毒、有腐蝕性的煙霧，對環(huán)境、模具有污染、腐蝕作用，在許多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)遭到禁用；大多數(shù)無鹵阻燃劑雖然效果不錯，但由于成本太高，使其很難在國內(nèi)推廣使用，因此，開發(fā)一個合適的無鹵阻燃增強(qiáng)體系，獲得具有較高力學(xué)性能、阻燃性能和性價比高的無鹵阻燃玻纖增強(qiáng)尼龍6技術(shù)是很有意義的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題與不足，提供一種無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料，制得的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料不僅具有傳統(tǒng)玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的高熱變形溫度和高機(jī)械性能，而且具有阻燃性能優(yōu)越、生產(chǎn)成本低和環(huán)保等特點，全面提高
了廣品競爭力ο本發(fā)明還提供了該無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料的制備方法，該方法可生產(chǎn)相對性能穩(wěn)定的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料。本發(fā)明的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料，是由以下質(zhì)量份的組分組成 尼龍640-80份；
長玻纖10-50份；
凹凸棒土5-20份；
增韌劑2-15份；
復(fù)合阻燃助劑 3-10份。本發(fā)明上述的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料，其進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的尼龍6為中、低粘度的尼龍6，特性粘度2. 2-2. 9，相對分子質(zhì)量1. 3-1. 6萬。本發(fā)明上述的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料，其進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是所述的長玻纖為直徑5-20微米的連續(xù)玻纖紗。本發(fā)明上述的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料，其進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是所述的凹凸棒土呈棒狀或纖維狀，長徑比為10-500，結(jié)晶水、沸石水、吸附水和結(jié)構(gòu)水總含量 13-16%，采用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理。本發(fā)明上述的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料，其進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是所述的增韌劑為能夠與尼龍反應(yīng)或相容性好，并且具有較好韌性的化合物或共聚物，如PE接枝馬來酸酐等。本發(fā)明上述的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料，其進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是所述的復(fù)合阻燃助劑包括阻燃性增塑劑1-4份，如磷酸酯、亞磷酸酯等；成碳劑0. 5-2份，如季戊四醇等；膨脹劑0. 5-2份，如三聚氰胺、聚磷酸銨等；抗氧劑1-2份，如四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯等。本發(fā)明上述的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料，其進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是所述的本發(fā)明上述的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料的制備方法，包括以下的步驟將如配方所述量的尼龍6、凹凸棒土、增韌劑和各種助劑經(jīng)過充分干燥，在高速攪拌機(jī)中混合均勻， 然后加入到溫度設(shè)定為220 280°C、在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行混合得到熔體，使用熱塑性聚合物/長玻纖復(fù)合設(shè)備，如江蘇安格特新材料科技有限公司體所使用的熱塑性聚合物/長玻纖復(fù)合設(shè)備，將熔體送入設(shè)備浸漬系統(tǒng)熔池中。長玻纖經(jīng)過分絲進(jìn)絲系統(tǒng)送入浸漬系統(tǒng)， 在熔池中充分浸漬熔體，經(jīng)過冷卻和熱處理送入分切系統(tǒng)，切為固定長度的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料粒料，無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料粒料適用于注射機(jī)注塑成型，從而制成各種不同的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6制品。本發(fā)明與先有技術(shù)相比具有以下有益效果
(1)主要原材料都是環(huán)保衛(wèi)生級的，制備的材料與人體接觸不會造成任何對人體有害的物質(zhì)；
(2)玻纖增強(qiáng)尼龍6材料中加入凹凸棒土不僅得到了很好的阻燃效果，而且解決了玻纖的“燈芯”效應(yīng)，避免使用鹵系阻燃劑所帶來的環(huán)境污染問題；
(3)該無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料具有較高的熱變形溫度和機(jī)械性能、阻燃性能佳，且生產(chǎn)成本低，提高了產(chǎn)品的競爭力。
具體實施例方式以下通過具體實例來說明本發(fā)明，但本發(fā)明不僅僅局限于本實驗，本發(fā)明通過長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料(未加阻燃劑)和無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料的綜合性能進(jìn)行對比來表示凹凸棒土對長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料機(jī)械性能、熱變形溫度和阻燃性能的影響(列于表1)。為了對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步理解，下面結(jié)合具體實例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述 在下列實施例的復(fù)合材料配方中，尼龍6選用中、低粘度的尼龍6，特性粘度2. 2-2. 9，
如廣東新會美達(dá)錦綸股份有限公司新會德華尼龍切片有限公司生產(chǎn)的，商品牌號π 800 ； 長玻纖選用直徑5-20微米的連續(xù)玻纖紗，如蕪湖市華源塑紗有限公司生產(chǎn)的無堿玻璃纖維；凹凸棒土選用呈棒狀或纖維狀，長徑比為10-500，結(jié)晶水、沸石水、吸附水和結(jié)構(gòu)水總含量13%-16%，采用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理的凹凸棒土 ；增韌劑選用馬來酸酐接枝聚乙烯，如南京聚星高分子材料有限公司生產(chǎn)的JX-5 ；其他助劑按照需要選用。以下舉例中材料力學(xué)性能測試方法參照標(biāo)準(zhǔn)為《GB/T 1451-2005纖維增強(qiáng)塑料簡支梁式?jīng)_擊韌性試驗方法》，《GB/T 1449-2005纖維增強(qiáng)塑料彎曲性能試驗方法》，《GB/ T 1447-2005纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能試驗方法》，《GB/T 3354-1999定向纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能試驗方法》等；耐熱性能測試方法參照標(biāo)準(zhǔn)為《GB/T 1634. 3-2004塑料負(fù)荷變形溫度的測定》；燃燒行為測試方法參照標(biāo)準(zhǔn)為《GB/T 2406. 2-2009塑料用氧指數(shù)法測定燃燒行為》，《UL 94 V塑料垂直燃燒性能測試》《UL 94 5V塑料垂直燃燒測試》等。對比例1
原料質(zhì)量組成為尼龍6 40公斤，PE接枝馬來酸酐5公斤，阻燃性增塑劑磷酸酯、成碳劑季戊四醇、膨脹劑聚磷酸銨和抗氧劑四[β - (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯共3. 5公斤。上述配方原料經(jīng)充分干燥，按配比于高速攪拌機(jī)中混合均勻，使用雙螺桿擠出機(jī)， 溫度設(shè)定為220 280°C、螺桿轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分，擠出造粒，所得粒料充分干燥后使用注塑機(jī)注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，進(jìn)行力學(xué)性能、耐熱性和阻燃性等性能測試，詳細(xì)性能見表1。對比例2
原料質(zhì)量組成為尼龍6 60公斤，短切玻纖22. 5公斤，PE接枝馬來酸酐7. 5公斤，阻燃性增塑劑磷酸酯、成碳劑季戊四醇、膨脹劑聚磷酸銨和抗氧劑四[β _(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯共4. 75公斤。上述配方原料經(jīng)充分干燥，按配比于高速攪拌機(jī)中混合均勻，使用雙螺桿擠出機(jī)， 溫度設(shè)定為220 280°C、螺桿轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分，擠出造粒，所得粒料充分干燥后使用注塑機(jī)注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，進(jìn)行力學(xué)性能、耐熱性和阻燃性等性能測試，詳細(xì)性能見表1。對比彳列3
原料質(zhì)量組成為尼龍6 80公斤，短切玻纖30公斤，改性凹凸棒土 15公斤，PE接枝馬來酸酐10公斤，阻燃性增塑劑磷酸酯、成碳劑季戊四醇、膨脹劑聚磷酸銨和抗氧劑四 [β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯共7公斤。上述配方原料經(jīng)充分干燥，按配比于高速攪拌機(jī)中混合均勻，使用雙螺桿擠出機(jī)， 溫度設(shè)定為220 280°C、螺桿轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分，擠出造粒，所得粒料充分干燥后使用注塑機(jī)注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，進(jìn)行力學(xué)性能、耐熱性和阻燃性等性能測試，詳細(xì)性能見表1。實施例1
原料質(zhì)量組成為尼龍6 40公斤，長玻纖15公斤，PE接枝馬來酸酐5公斤，阻燃性增塑劑磷酸酯、成碳劑季戊四醇、膨脹劑聚磷酸銨和抗氧劑四[β - (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯共3公斤。上述配方原料經(jīng)充分干燥，按配比于高速攪拌機(jī)中混合均勻，使用的雙螺桿擠出機(jī)，溫度設(shè)定為220 280°C、螺桿轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分，熔融共混后送入熱塑性聚合物/長玻纖復(fù)合設(shè)備的浸漬系統(tǒng)熔池中，長玻纖經(jīng)過分絲進(jìn)絲系統(tǒng)送入浸漬系統(tǒng)，在熔池中充分浸漬熔體，經(jīng)過冷卻和熱處理送入分切系統(tǒng)，切為固定長度的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料粒料，無商阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料粒料經(jīng)充分干燥后使用注塑機(jī)注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，進(jìn)行力學(xué)性能、耐熱性和阻燃性等性能測試，詳細(xì)性能見表1。實施例2
原料質(zhì)量組成為尼龍6 80公斤，長玻纖40公斤，PE接枝馬來酸酐15公斤，阻燃性增塑劑磷酸酯、成碳劑季戊四醇、膨脹劑聚磷酸銨和抗氧劑四[β - (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯共10公斤。上述配方原料經(jīng)充分干燥，按配比于高速攪拌機(jī)中混合均勻，使用雙螺桿擠出機(jī)， 溫度設(shè)定為220 280 V、螺桿轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分，熔融共混后送入熱塑性聚合物/長玻纖復(fù)合設(shè)備的浸漬系統(tǒng)熔池中，長玻纖經(jīng)過分絲進(jìn)絲系統(tǒng)送入浸漬系統(tǒng)，在熔池中充分浸漬熔體，經(jīng)過冷卻和熱處理送入分切系統(tǒng)，切為固定長度的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料粒料， 無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料粒料經(jīng)充分干燥后使用注塑機(jī)注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，進(jìn)行力學(xué)性能、耐熱性和阻燃性等性能測試，詳細(xì)性能見表1。實施例3
原料質(zhì)量組成為尼龍6 80公斤，長玻纖30公斤，改性凹凸棒土 20公斤，阻燃性增塑劑磷酸酯、成碳劑季戊四醇、膨脹劑聚磷酸銨和抗氧劑四[β - (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯共5公斤。上述配方原料經(jīng)充分干燥，按配比于高速攪拌機(jī)中混合均勻，使用雙螺桿擠出機(jī)， 溫度設(shè)定為220 280 V、螺桿轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分，熔融共混后送入熱塑性聚合物/長玻纖復(fù)合設(shè)備的浸漬系統(tǒng)熔池中，長玻纖經(jīng)過分絲進(jìn)絲系統(tǒng)送入浸漬系統(tǒng)，在熔池中充分浸漬熔體， 經(jīng)過冷卻和熱處理送入分切系統(tǒng)，切為固定長度的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料粒料， 無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料粒料經(jīng)充分干燥后使用注塑機(jī)注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，進(jìn)行力學(xué)性能、耐熱性和阻燃性等性能測試，詳細(xì)性能見表1。實施例4
原料質(zhì)量組成為尼龍6 60公斤，長玻纖30公斤，改性凹凸棒土 5公斤，阻燃性增塑劑磷酸酯、成碳劑季戊四醇、膨脹劑聚磷酸銨和抗氧劑四[β - (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基) 丙酸酯]季戊四醇酯共5公斤。上述配方原料經(jīng)充分干燥，按配比于高速攪拌機(jī)中混合均勻，使用雙螺桿擠出機(jī)， 溫度設(shè)定為220 280 V、螺桿轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分，熔融共混后送入熱塑性聚合物/長玻纖復(fù)合設(shè)備的浸漬系統(tǒng)熔池中，長玻纖經(jīng)過分絲進(jìn)絲系統(tǒng)送入浸漬系統(tǒng)，在熔池中充分浸漬熔體， 經(jīng)過冷卻和熱處理送入分切系統(tǒng)，切為固定長度的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料粒料， 無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料粒料經(jīng)充分干燥后使用注塑機(jī)注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，進(jìn)行力學(xué)性能、耐熱性和阻燃性等性能測試，詳細(xì)性能見表1。實施例5
原料質(zhì)量組成為尼龍6 60公斤，長玻纖30公斤，改性凹凸棒土 10公斤，PE接枝馬來酸酐5公斤，阻燃性增塑劑磷酸酯、成碳劑季戊四醇、膨脹劑聚磷酸銨和抗氧劑四[β - (3， 5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯共3公斤。上述配方原料經(jīng)充分干燥，按配比于高速攪拌機(jī)中混合均勻，使用雙螺桿擠出機(jī)， 溫度設(shè)定為220 280 V、螺桿轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分，熔融共混后送入熱塑性聚合物/長玻纖復(fù)合設(shè)備的浸漬系統(tǒng)熔池中，長玻纖經(jīng)過分絲進(jìn)絲系統(tǒng)送入浸漬系統(tǒng)，在熔池中充分浸漬熔體， 經(jīng)過冷卻和熱處理送入分切系統(tǒng)，切為固定長度的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料粒料， 無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料粒料經(jīng)充分干燥后使用注塑機(jī)注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，進(jìn)行力學(xué)性能、耐熱性和阻燃性等性能測試，詳細(xì)性能見表1。實施例6
原料質(zhì)量組成為尼龍6 80公斤，長玻纖50公斤，改性凹凸棒土 20公斤，PE接枝馬來酸酐15公斤，阻燃性增塑劑磷酸酯、成碳劑季戊四醇、膨脹劑聚磷酸銨和抗氧劑四[β _(3， 5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯共10公斤。上述配方原料經(jīng)充分干燥，按配比于高速攪拌機(jī)中混合均勻，使用雙螺桿擠出機(jī)， 溫度設(shè)定為220 280 V、螺桿轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分，熔融共混后送入熱塑性聚合物/長玻纖復(fù)合
6設(shè)備的浸漬系統(tǒng)熔池中，長玻纖經(jīng)過分絲進(jìn)絲系統(tǒng)送入浸漬系統(tǒng)，在熔池中充分浸漬熔體， 經(jīng)過冷卻和熱處理送入分切系統(tǒng)，切為固定長度的無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料粒料， 無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料粒料經(jīng)充分干燥后使用注塑機(jī)注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，進(jìn)行力學(xué)性能、耐熱性和阻燃性等性能測試，詳細(xì)性能見表1。
權(quán)利要求
1.一種無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料，其特征在于所述無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6 材料由以下質(zhì)量份的組分組成尼龍640-80份；長玻纖10-50份；凹凸棒土5-20份；增韌劑2-15份；復(fù)合阻燃助劑3-10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料，其特征在于所述的 尼龍6為中、低粘度的尼龍6，特性粘度2. 2-2. 9，相對分子質(zhì)量1. 3-1. 6萬。
3 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料，其特征在于所述的 長玻纖為直徑5-20微米的連續(xù)玻纖紗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料，其特征在于所述 的凹凸棒土呈棒狀或纖維狀，長徑比為10-500，結(jié)晶水、沸石水、吸附水和結(jié)構(gòu)水總含量 13-16%，采用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料，其特征在于所述的 增韌劑為能夠與尼龍反應(yīng)或相容性好且具有較好韌性的化合物或共聚物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料，其特征在于所述的 增韌劑為PE接枝馬來酸酐。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料，其特征在于所述的 復(fù)合阻燃助劑包括阻燃性增塑劑、膨脹劑和抗氧劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料，其特征在于所述的 阻燃性增塑劑1-4份，為磷酸酯或亞磷酸酯；成碳劑0. 5-2份，為季戊四醇；膨脹劑0. 5-2 份，為三聚氰胺或聚磷酸銨；抗氧劑1-2份，為四[β- (3，5-ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸 酷]季戊四醇酷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料的制備方法，包括以下 的步驟將尼龍6、凹凸棒土、增韌劑和復(fù)合阻燃助劑經(jīng)過干燥，在高速攪拌機(jī)中混合均勻， 然后加入到溫度設(shè)定為220 280°C的雙螺桿擠出機(jī)中充分混合后得到熔體，使用熱塑性 聚合物/長玻纖復(fù)合設(shè)備，將熔體送入設(shè)備的浸漬系統(tǒng)熔池中，長玻纖經(jīng)過分絲進(jìn)絲系統(tǒng) 送入浸漬系統(tǒng)，在熔池中充分浸漬熔體，經(jīng)過冷卻和熱處理送入分切系統(tǒng)，切為固定長度的 無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料粒料。
全文摘要
本發(fā)明涉及玻璃纖維增強(qiáng)尼龍6，尤其涉及一種無鹵阻燃長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料及其制備方法。該材料由包括質(zhì)量份數(shù)為40-80份的尼龍6、10-50份的長波纖、5-20份的凹凸棒土、2-15份的增韌劑、1-10份的其他助劑組成。通過添加適量凹凸棒土制得的長玻纖增強(qiáng)尼龍6材料不僅具有傳統(tǒng)玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的高熱變形溫度和高機(jī)械性能，而且具有阻燃性能優(yōu)越、克服燈芯效應(yīng)、生產(chǎn)成本低和環(huán)保等特點。
文檔編號C08K7/00GK102504529SQ20111036376
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者劉嘯崗, 張鑫, 李錦春 申請人:常州大學(xué)