專利名稱：一種高強(qiáng)度高韌性阻燃聚酰胺的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度高韌性阻燃聚酰胺的制備方法，更確切地說涉及一種用于注塑成型符合環(huán)保阻燃要求的電子電氣設(shè)備和家電產(chǎn)品，特別是用于光伏電池組件的力學(xué)性能優(yōu)秀的阻燃聚酰胺的制備方法。
背景技術(shù)：
眾所周知聚酰胺有許多優(yōu)點(diǎn)，例如優(yōu)良耐沖擊性能、耐低溫性能、優(yōu)良的電性能和耐化學(xué)品性能，加工流動(dòng)性好，易于擠出、注塑成型等。但一般的聚酰胺阻燃等級(jí)為 UL94V-2級(jí)，仍為可燃物，有引起火災(zāi)的危險(xiǎn)。因此有必要提高它的阻燃性能，拓展他的用途 (電器設(shè)備零件)。但現(xiàn)有的常用阻燃劑中，傳統(tǒng)含鹵阻燃劑如多溴聯(lián)苯醚、多溴聯(lián)苯等阻燃效率高，用量少，對(duì)材料性能影響小，但不符合歐盟ROHS指令，嚴(yán)重制約了產(chǎn)品的出口 ； 無機(jī)阻燃劑、磷系阻燃劑如氫氧化鎂、磷酸酯類等阻燃劑要達(dá)到V-O級(jí)添加量較大，或會(huì)嚴(yán)重影響基材力學(xué)性能，如公開號(hào)CN101423666中公開了一種具有高韌性與抗靜電性的無鹵阻燃尼龍6組合物，提到的以活化氫氧化鎂和磷酸酯齊聚物為阻燃劑制備的產(chǎn)品拉伸強(qiáng)度為50MPa，缺口沖擊強(qiáng)度為5kj/m2，比尼龍6本體性能降低了 20%左右，且阻燃性能只能達(dá)到UL94V-0 (3. 2mm)；氮系阻燃劑如三聚氰胺化合物MCA阻燃效果較好，但由于MCA會(huì)使得聚酰胺在燃燒時(shí)熔滴現(xiàn)象嚴(yán)重，很難達(dá)到UL-94V-0級(jí)，US 5482985提出將三聚氰胺化合物與氫氧化鎂之類的無機(jī)填料組合使用，但為獲得所需阻燃性，三聚氰胺化合物的用量較高， 使得材料的機(jī)械性能受到較大損失。另外，為了解決添加阻燃劑后尼龍力學(xué)性能下降的問題，一般的做法是添加玻璃纖維或碳纖維增強(qiáng)，這樣雖然能大幅提高尼龍的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，但會(huì)提高產(chǎn)品的密度，且影響產(chǎn)品表面光潔度，限制了用途。而本發(fā)明較好的解決了以上問題，保留了聚己內(nèi)酰胺的優(yōu)秀力學(xué)性能，符合歐盟ROHS指令，即《關(guān)于在電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)的指令》，并且阻燃性能達(dá)到UL94V-0級(jí)(16mm)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是克服現(xiàn)有技術(shù)中符合歐盟ROHS指令的阻燃劑添加量較大、 且會(huì)嚴(yán)重降低尼龍性能的缺陷，提供一種耐老化、阻燃能力強(qiáng)、力學(xué)性能優(yōu)秀且滿足歐盟 ROHS指令要求的阻燃尼龍制備方法。本發(fā)明目的之二是提高尼龍的阻燃性能、耐老化性能，較好的力學(xué)性能及制品表面外觀，采用十溴二苯乙烷和三氧化二銻并用改性聚酰胺的辦法達(dá)到前述的目的。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，這種高強(qiáng)度高韌性阻燃聚酰胺的制備方法，其特點(diǎn)是以 100重量份相對(duì)粘度2. 4 3. 3的聚酰胺為基礎(chǔ)，加入15 30重量份十溴二苯乙烷阻燃劑， 3 10重量份三氧化二銻阻燃劑、0 5重量份光穩(wěn)定劑，0. 2 1重量份熱穩(wěn)定劑、0. 5 1重量份抗氧劑組成的混合物，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融混合，擠出，冷卻，干燥、切粒，獲得高強(qiáng)度高韌性阻燃聚酰胺。本發(fā)明中所述的光穩(wěn)定劑的含量較佳為2 5重量份。
本發(fā)明中所述的聚酰胺選自聚己內(nèi)酰胺即尼龍6或聚己二酰己二胺即尼龍66。本發(fā)明所述的光穩(wěn)定劑是聚乙烯基炭黑。本發(fā)明所述的抗氧劑是N，N'-雙-〔3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺即抗氧劑1098。本發(fā)明所述的熱穩(wěn)定劑是輕質(zhì)硬脂酸鈣。本發(fā)明所采用的阻燃劑是十溴二苯乙烷和三氧化二銻，這兩種阻燃劑并用在生產(chǎn)、使用和燃燒中不會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)，且對(duì)聚酰胺的阻燃產(chǎn)生協(xié)同作用，比單獨(dú)使用的總用量低，而且對(duì)材料的力學(xué)性能影響較小。本發(fā)明所采用的熱穩(wěn)定劑是輕質(zhì)硬脂酸鈣，在體系中起到中和作用，從而達(dá)到減緩熱老化的作用，且加工性能好，兼有潤(rùn)滑效果，改善加工流動(dòng)性，提高生產(chǎn)能力和制品外觀質(zhì)量及光潔度。本發(fā)明中所采用的光穩(wěn)定劑是聚乙烯基炭黑，與純炭黑相比聚乙烯基炭黑的分散性更好，且對(duì)材料能起到一定的增韌作用，提高產(chǎn)品的沖擊強(qiáng)度。本發(fā)明中的高強(qiáng)度高韌性阻燃聚酰胺的制造過程包括如下步驟將相對(duì)粘度 2. 4 3. 3的聚酰胺通過真空回轉(zhuǎn)干燥器加熱干燥后按配比，從加料器加到雙螺桿擠出機(jī)中，擠出機(jī)從喂料口到模頭一區(qū)溫度200 240°C，二區(qū)溫度230 280°C，三區(qū)溫度2302 80°C，四區(qū)溫度230 270°C，五區(qū)溫度230 270°C，六區(qū)溫度220 270°C，七區(qū)溫度 230 270°C，八區(qū)溫度240 280°C，機(jī)頭溫度240°C 280°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速為200 300r/ min，從擠出機(jī)機(jī)頭擠出、冷卻、干燥、切粒，即成高強(qiáng)度高韌性阻燃聚酰胺產(chǎn)品。本發(fā)明所采用的雙螺桿擠出機(jī)長(zhǎng)徑比為36 1，螺桿轉(zhuǎn)速為200 300轉(zhuǎn)/分鐘。本發(fā)明制得的高強(qiáng)度高韌性阻燃尼龍6性能為拉伸強(qiáng)度>65MPa，熱變形溫度 (1. 82MPa)53°C，缺口沖擊強(qiáng)度彡8kj/m2，阻燃性能UL-94V-0級(jí)(1. 6mm)，密度1. 35。與其對(duì)應(yīng)的純尼龍6的性能數(shù)據(jù)分別為拉伸強(qiáng)度64MPa，，熱變形溫度(1. 82MPa) 63°C，缺口沖擊強(qiáng)度5. 5kj/m2，阻燃性能UL-94V-2級(jí)，密度1. 13。本發(fā)明制得的高強(qiáng)度高韌性阻燃尼龍66性能為拉伸強(qiáng)度>60MPa，熱變形溫度 (1. 82MPa)60°C，缺口沖擊強(qiáng)度彡 7. 5kj/m2，阻燃性能 UL-94V-0 級(jí)(1. 6mm)，密度 1. 350 與其對(duì)應(yīng)的純尼龍66的性能數(shù)據(jù)分別為拉伸強(qiáng)度76MPa，熱變形溫度(1. 82MPa) 75°C，缺口沖擊強(qiáng)度5. 3kj/m2，阻燃性能UL-94V-2級(jí)，密度1. 15。由此可見本發(fā)明在基本不影響聚酰胺力學(xué)性能，且缺口沖擊強(qiáng)度還有提升的前提下燃燒性從V-2提高到V-O (1. 6mm)，取得明顯的技術(shù)效果。
四.
具體實(shí)施例方式下面用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步的說明，但實(shí)施例決不是對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)施例1按質(zhì)量份計(jì)，將100份粘度為2. 5的尼龍6用真空回轉(zhuǎn)干燥器干燥后與18份十溴二苯乙烷、5份三氧化二銻、3份聚乙烯基炭黑、0. 5份輕質(zhì)硬脂酸鈣、1份抗氧劑1098混合均勻，從加料器加到雙螺桿擠出機(jī)中，擠出機(jī)從喂料口到模頭一區(qū)溫度220°C，二區(qū)溫度 2500C，三區(qū)溫度240°C，四區(qū)溫度2!35°C，五區(qū)溫度230°C，六區(qū)溫度230°C，七區(qū)溫度2!35°C，八區(qū)溫度240°C，機(jī)頭溫度240°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速為MOr/min，從擠出機(jī)機(jī)頭擠出、冷卻、干燥、切粒，制得阻燃聚酰胺組合物產(chǎn)品。所制得的組合物產(chǎn)品按標(biāo)準(zhǔn)尺寸注塑成測(cè)試用的標(biāo)準(zhǔn)樣條，物理性能分別按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。實(shí)施例2按質(zhì)量份計(jì)，將100份粘度為2. 8的尼龍6用真空回轉(zhuǎn)干燥器干燥后與16份十溴二苯乙烷、4份三氧化二銻、0. 5份輕質(zhì)硬脂酸鈣、0. 8份抗氧劑1098混合均勻，從加料器加到雙螺桿擠出機(jī)中，擠出機(jī)從喂料口到模頭一區(qū)溫度220°C，二區(qū)溫度260°C，三區(qū)溫度 2500C，四區(qū)溫度240°C，五區(qū)溫度2!35°C，六區(qū)溫度2!35°C，七區(qū)溫度240°C，八區(qū)溫度245°C， 機(jī)頭溫度245°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速為MOr/min，從擠出機(jī)機(jī)頭擠出、冷卻、干燥、切粒，制得阻燃聚酰胺組合物產(chǎn)品。所制得的組合物產(chǎn)品按標(biāo)準(zhǔn)尺寸注塑成測(cè)試用的標(biāo)準(zhǔn)樣條，物理性能分別按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。實(shí)施例3按質(zhì)量份計(jì)，將100份粘度為2. 7的尼龍66用真空回轉(zhuǎn)干燥器干燥后與18份十溴二苯乙烷、5份三氧化二銻、3份聚乙烯基炭黑、0. 5份輕質(zhì)硬脂酸鈣、1份抗氧劑1098混合均勻，從加料器加到雙螺桿擠出機(jī)中，擠出機(jī)從喂料口到模頭一區(qū)溫度230°C，二區(qū)溫度 2700C，三區(qū)溫度260°C，四區(qū)溫度250°C，五區(qū)溫度240°C，六區(qū)溫度240°C，七區(qū)溫度245°C， 八區(qū)溫度250°C，機(jī)頭溫度255°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/min，從擠出機(jī)機(jī)頭擠出、冷卻、干燥、切粒，制得阻燃聚酰胺組合物產(chǎn)品。所制得的組合物產(chǎn)品按標(biāo)準(zhǔn)尺寸注塑成測(cè)試用的標(biāo)準(zhǔn)樣條，物理性能分別按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。實(shí)施例4按質(zhì)量份計(jì)，將100份粘度為3. 2的尼龍66用真空回轉(zhuǎn)干燥器干燥后與20份十溴二苯乙烷、5份三氧化二銻、0. 5份輕質(zhì)硬脂酸鈣、0. 5份抗氧劑1098混合均勻，從加料器加到雙螺桿擠出機(jī)中，擠出機(jī)從喂料口到模頭一區(qū)溫度230°C，二區(qū)溫度270°C，三區(qū)溫度 2600C，四區(qū)溫度250°C，五區(qū)溫度240°C，六區(qū)溫度240°C，七區(qū)溫度245°C，八區(qū)溫度250°C， 機(jī)頭溫度255°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/min，從擠出機(jī)機(jī)頭擠出、冷卻、干燥、切粒，制得阻燃聚酰胺組合物產(chǎn)品。所制得的組合物產(chǎn)品按標(biāo)準(zhǔn)尺寸注塑成測(cè)試用的標(biāo)準(zhǔn)樣條，物理性能分別按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。本發(fā)明的實(shí)施例1 4的配方如表1所示；所得到的產(chǎn)品性能如表2所示。表1各實(shí)施例組分
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度高韌性阻燃聚酰胺的制備方法，其特征在于以100重量份相對(duì)粘度 2. 4 3. 3的聚酰胺為基礎(chǔ)，加入15 30重量份十溴二苯乙烷阻燃劑，3 10重量份三氧化二銻阻燃劑、0 5重量份光穩(wěn)定劑，0. 2 1重量份熱穩(wěn)定劑、0. 5 1重量份抗氧劑組成的混合物，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融混合，擠出，冷卻，干燥、切粒，獲得高強(qiáng)度高韌性阻燃聚酰胺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚酰胺的制備方法，其特征在于所述的光穩(wěn)定劑的含量為2 5重量份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚酰胺的制備方法，其特征在于所述的聚酰胺選自聚己內(nèi)酰胺即尼龍6或聚己二酰己二胺即尼龍66。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚酰胺的制備方法，其特征在于所述的光穩(wěn)定劑是聚乙烯基炭黑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚酰胺的制備方法，其特征在于所述的抗氧劑是N， N'-雙-〔3-(3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；臣憾芳纯寡鮿?098。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚酰胺的制備方法，其特征在于所述的熱穩(wěn)定劑是輕質(zhì)硬脂酸鈣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚酰胺的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟 將相對(duì)粘度2. 4 3. 3的聚酰胺通過真空回轉(zhuǎn)干燥器加熱干燥后按配比，從加料器加到雙螺桿擠出機(jī)中，擠出機(jī)從喂料口到模頭一區(qū)溫度200 240°C，二區(qū)溫度2302 80°C，三區(qū)溫度2302 80°C，四區(qū)溫度230 270°C，五區(qū)溫度230 270°C，六區(qū)溫度220 270°C， 七區(qū)溫度230 270°C，八區(qū)溫度240 280°C，機(jī)頭溫度240 280°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速為200 300r/min，從擠出機(jī)機(jī)頭擠出、冷卻、干燥、切粒，即成高強(qiáng)度高韌性阻燃聚酰胺產(chǎn)品。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的阻燃聚酰胺的制備方法，其特征在于所述的雙螺桿擠出機(jī)長(zhǎng)徑比為36 1，螺桿轉(zhuǎn)速為200 300轉(zhuǎn)/分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度高韌性阻燃聚酰胺的制備方法，以100重量份相對(duì)粘度2.4～3.3的聚酰胺為基礎(chǔ)，加入15～30重量份十溴二苯乙烷阻燃劑，3～10重量份三氧化二銻阻燃劑、0～5重量份光穩(wěn)定劑，0.2～1重量份熱穩(wěn)定劑、0.5～1重量份抗氧劑組成的混合物，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融混合，擠出，冷卻，干燥、切粒，獲得高強(qiáng)度高韌性阻燃聚酰胺。本發(fā)明提高了尼龍的阻燃性能、耐老化性能，較好的力學(xué)性能及制品表面外觀，采用十溴二苯乙烷和三氧化二銻并用改性聚酰胺的辦法達(dá)到前述的目的。
文檔編號(hào)C08L77/00GK102492290SQ20111039282
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者馮寧, 沈樹英, 石磊 申請(qǐng)人:上海華誼集團(tuán)華原化工有限公司