專利名稱：一種無鹵填充阻燃尼龍6復合材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高分子阻燃材料的制備方法領域，特別涉及無鹵填充阻燃尼龍6材料及其制備方法。
背景技術：
隨著電子電器行業(yè)的發(fā)展，阻燃尼龍材料的需求量保持快速增長。含鹵阻燃劑雖然阻燃效果好，但燃燒時發(fā)煙量大，并產生有毒氣體造成二次污染。三聚氰胺氰尿酸鹽，簡稱MCA，是三聚氰胺與氰尿酸聚合而成的一種含氮化合物。作為一種氮系阻燃劑，與鹵系阻燃劑相比，毒性更低，具有優(yōu)異的阻燃綜合性能。尼龍6是一種韌性良好的、電性能優(yōu)異、耐油、耐磨的重要工程塑料，但其應用于電子電器、交通建筑領域時，還需要進行阻燃處理?！陡叻肿硬牧峡茖W與工程》2004年20(3)期、中國專利200510022046.4、中國專利03135668. O公開了三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃尼龍。但是以上研究一種方式是對三聚氰胺氰尿 酸鹽進行分子復合改性，然后制備阻燃尼龍，另一種方式是以原位復合方式先制備阻燃劑。中國專利200710011841. 2提供了一種將尼龍6、三聚氰胺氰尿酸鹽、抗氧劑、磷酸三苯酯或者硼酸鋅混合，采用反應擠出方法制備三聚氰胺氰尿酸鹽/尼龍6阻燃材料，阻燃性能能夠達到UL94V-0，但并未公開GWFI測試和力學性能等數據。JP 60037829B2描述了一種阻燃聚酰胺組合物，基于聚酰胺的重量，包含3_30重量％的三聚氰胺氰尿酸鹽和5-60重量％的無機填料(例如滑石粉)，其中三聚氰胺氰尿酸鹽/無機填料的重量比被調整為介于1/5和1/3之間，所舉例說明的組合物都基于聚酰胺的重量含30wt%的無機填料和IOwt %的三聚氰胺氰尿酸鹽(這對應于基于組合物的總量21. 4wt%的無機填料和7.1wt %的三聚氰胺氰尿酸鹽)。這種已知聚酰胺組合物的缺點是填料的量受限制。中國專利申請200980126940. 2，阻燃聚酰胺組合物，公開了一種聚酰胺組合物，該組合物包含聚酰胺，三聚氰胺氰尿酸鹽和作為礦物填料的滑石，其中滑石的量高于25wt%，并且三聚氰胺氰尿酸鹽/滑石的重量比高于1/3。當用于聚酰胺組合物的滑石粉的含量為25%，增大MAC的用量，沒有使燃燒時間的縮短；當所用滑石的量超過25%時，增加MAC的用量至聚氰胺氰尿酸鹽/滑石的重量比高于1/3時，可以導致燃燒時間縮短，順利通過灼熱絲960°C的測試。該組合物通常用于電氣電子部件業(yè)，主要用于用于微型斷路器?，F有阻燃填充尼龍存在非環(huán)保阻燃、阻燃等級低、GWFI測試不穩(wěn)定等問題。因此，發(fā)明一種具備GWFI測試穩(wěn)定、環(huán)保阻燃等特性的聚酰胺組合物，在低壓電子電器領域具備良好的應用前景。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種以無機填料填充、三聚氰胺氰尿酸鹽及協同阻燃劑阻燃的無鹵填充阻燃尼龍6復合材料，適用于低壓電子電器產品。本發(fā)明的可接受的燃燒時間指的是能順利通過960°C下的GWFI測試。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種無鹵填充阻燃尼龍6復合材料，其特征在于，由如下原料制成尼龍6樹脂53-70重量份；三聚氰胺氰尿酸鹽7-15重量份；無機填料20-30重量份；協同阻燃劑0-5重量份；加工助劑1-5重量份；所述的無機填料為滑石粉、硅石灰、球狀玻璃微珠和扁平玻璃纖維中的一種或者兩種以上的混合物。 所述的尼龍6樹脂優(yōu)選為低粘度尼龍6樹脂，更優(yōu)選為相對粘度為2. 2-2. 5的尼龍6樹脂。優(yōu)選地，所述的滑石粉的平均粒徑為1000-5000目；所述的硅石灰的長徑比為10-20 I ;所述的球狀玻璃微珠的直徑為10-30 μ m;所述的扁平玻璃纖維優(yōu)選為主橫截面軸與次橫截面軸的尺寸比率為2-6，長度為2-3mm短切扁平玻璃纖維。所述的協同阻燃劑優(yōu)選為硼酸鋅、含磷阻燃劑和蒙脫土中的一種或者兩種以上的混合物。更優(yōu)選地，所述的含磷阻燃劑為苯氧基磷腈化合物和磷酸三苯酯中的一種或其混合物。所述的蒙脫土為平均晶片厚度小于25nm的鈉基蒙脫土。所述的加工助劑優(yōu)選為潤滑劑、抗氧劑、穩(wěn)定劑和脫模劑中的至少一種。更優(yōu)選地，所述的潤滑劑為脂肪酸酯混合物、白礦油和季戊四醇硬脂酸酯中的一種或兩種以上的組合物；所述的抗氧劑為受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑中的一種或其組合物；所述的脫模劑為硬脂酸鹽；所述的穩(wěn)定劑為芳香族胺類穩(wěn)定劑。進一步地，所述的受阻酚類抗氧劑為四〔亞甲基-3- (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯〕甲烷、N，N'-雙[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺、三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯、β -(4-羥基-3，5- 二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯或N，N’ -雙[3-(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰]肼。進一步地，所述的亞磷酸酯類抗氧化劑為三(2，4_ 二叔丁基苯基)亞磷酸酯、雙(2. 4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、四(2，4-二叔丁基酚)-4，4’ -聯苯基二亞磷酸酯或雙(2，6_ 二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯或亞磷酸三苯酯。本發(fā)明還提供了上述無鹵填充阻燃尼龍6復合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟為第一步將尼龍6樹脂53-70重量份、三聚氰胺氰尿酸鹽7_15重量份、無機填料20-30重量份、協同阻燃劑0-5重量份和加工助劑1-5重量份加入高混機混合得到預混料；第二步將第一步得到的預混料從雙螺桿擠出機的主喂料口加入到雙螺桿擠出機中，進行熔融擠出、冷卻造粒，得到無鹵填充阻燃尼龍6復合材料，其中，雙螺桿擠出機的工藝參數為一區(qū)溫度210°C，二區(qū)溫度230°C，三區(qū)溫度250°C，四區(qū)溫度250°C，五區(qū)溫度2400C，六區(qū)溫度240°C，七區(qū)溫度240°C，八區(qū)溫度230°C，九區(qū)溫度240°C ;主機轉速350轉/分鐘。本發(fā)明的無鹵填充阻燃尼龍6復合材料主要用于制造低壓電器制品。
與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的無鹵填充阻燃尼龍6復合材料能夠通過960°C下的GWFI測試，還具備低成本、高模量、高強度和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性、環(huán)保阻燃等特性，具備良好的應用前景。與背景技術《高分子材料科學與工程》2004年20(3)期、中國專利200510022046. 4、中國專利03135668. O相比，本發(fā)明并未對三聚氰胺氰尿酸鹽進行分子復合改性，然后制備阻燃尼龍；也不是以原位復合方式先制備阻燃劑在改性尼龍，而是直接以三聚氰胺氰尿酸鹽經過熔融擠出改性尼龍，相比之下本發(fā)明的制備工藝更為簡單，生產流程及周期短，節(jié)約成本。與中國專利200710011841. 2、JP 60037829B2和中國專利申請200980126940. 2相比，本發(fā)明通過添加無機填料(包括滑石粉、硅灰石、玻璃微珠、扁平玻纖)在提高材料的阻燃性能的同時保持材料良好力學性能，這是由于這些無機填料的加入通過增強作用提高材料的模量等性能；另一方面是，燃燒時在碳化層的膨脹過程中，無機填料可以很好的和碳化層結合起來，有利于更致密的碳化層的形成或者可以有效增強樹脂基體和碳化層，這樣就可以作為碳化層的一部分增強阻燃性能，這樣就顯著提高了阻燃性。同時協同阻燃劑的選擇以及與填料的配合使用在材料阻燃性能和力學性能的提高方面起到 了非常關鍵的作用。
具體實施例方式為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，作詳細說明如下。實施例1-11實施例1-11采用的原料中，尼龍6為PA6M2400 (新會美達生產);三聚氰胺氰尿酸鹽為市售粉體(四川精細化工生產)；滑石粉為3000目的超細滑石粉；硅灰石為長徑比為15-20 I針狀硅石灰；球狀玻璃微珠的平均直徑約為15 μ m ;扁平玻璃纖維為主橫截面軸與次橫截面軸的尺寸比率為2，長度為2-3mm的短切纖維。蒙脫土為浙江豐虹粘土化工生產的鈉基蒙脫土 DK5 ;硼酸鋅為淄博旭貝化工生產的ZB-2335 ;苯氧基聚磷腈為淄博藍印化工生產的KP-735NA ;磷酸三苯酯為常州科安化工生產；穩(wěn)定劑為聚碳化二亞胺，采用德國萊茵化學生產的31484乂01^-1;抗氧劑為1^ -雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺(Ciba公司的Irganox 1098)和三[2. 4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯(Ciba公司的Irganox 168);潤滑劑為美國Struktol公司的TR044 ;脫模劑為硬脂酸鈣。實施例1-11及對比例中各原料的重量份配比按照表I所示，其制備方法如下(I)按照各原料含量(重量份)將各原料加入高混機混合得到預混料；(2)將預混料從雙螺桿擠出機的主喂料口加入到雙螺桿擠出機中，進行熔融擠出、冷卻造粒，得到無鹵填充阻燃尼龍6復合材料，其中，雙螺桿擠出機的工藝參數為一區(qū)溫度210°C，二區(qū)溫度230°C，三區(qū)溫度250°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240°C，八區(qū)溫度230°C，九區(qū)溫度240°C ;主機轉速350轉/分鐘。本發(fā)明的性能檢測方法和標準為拉伸強度按照IS0527-2標準進行測試；彎曲強度及彎曲模量按照IS0178標準進行測試；缺口沖擊強度按照IS0179標準進行測試；阻燃GWFI測試按照IEC60695標準測試，各測試結果如表I所示。
權利要求
1.一種無鹵填充阻燃尼龍6復合材料，其特征在于，由如下原料制成 尼龍6樹脂53-70重量份； 三聚氰胺氰尿酸鹽 7-15重量份； 無機填料20-30重量份； 協同阻燃劑0-5重量份； 加工助劑1-5重量份； 所述的無機填料為滑石粉、硅石灰、球狀玻璃微珠和扁平玻璃纖維中的一種或者兩種以上的混合物。
2.如權利要求1所述的無鹵填充阻燃尼龍6復合材料，其特征在于，所述的尼龍6樹脂為相對粘度為2. 2-2. 5的尼龍6樹脂。
3.如權利要求1所述的無鹵填充阻燃尼龍6復合材料，其特征在于，所述的協同阻燃劑為硼酸鋅、含磷阻燃劑和蒙脫土中的一種或者兩種以上的混合物。
4.如權利要求3所述的無鹵填充阻燃尼龍6復合材料，其特征在于，所述的含磷阻燃劑為苯氧基磷腈化合物和磷酸三苯酯中的一種或其混合物。
5.如權利要求1所述的無鹵填充阻燃尼龍6復合材料，其特征在于，所述的加工助劑為潤滑劑、抗氧劑、穩(wěn)定劑和脫模劑中的至少一種。
6.如權利要求5所述的無鹵填充阻燃尼龍6復合材料，其特征在于，所述的潤滑劑為脂肪酸酯混合物、白礦油和季戊四醇硬脂酸酯中的一種或兩種以上的組合物；所述的抗氧劑為受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑中的一種或其組合物；所述的脫模劑為硬脂酸鹽；所述的穩(wěn)定劑為芳香族胺類穩(wěn)定劑。
7.權利要求1所述的無鹵填充阻燃尼龍6復合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟為 第一步將尼龍6樹脂53-70重量份、三聚氰胺氰尿酸鹽7-15重量份、無機填料20-30重量份、協同阻燃劑0-5重量份和加工助劑1-5重量份加入高混機混合得到預混料； 第二步將第一步得到的預混料從雙螺桿擠出機的主喂料口加入到雙螺桿擠出機中，進行熔融擠出、冷卻造粒，得到無鹵填充阻燃尼龍6復合材料，其中，雙螺桿擠出機的工藝參數為一區(qū)溫度210°C，二區(qū)溫度230°C，三區(qū)溫度250°C，四區(qū)溫度250°C，五區(qū)溫度2400C，六區(qū)溫度240°C，七區(qū)溫度240°C，八區(qū)溫度230°C，九區(qū)溫度240°C;主機轉速350轉/分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無鹵填充阻燃尼龍6復合材料及其制備方法。所述的無鹵填充阻燃尼龍6復合材料，其特征在于，由如下原料制成尼龍6樹脂53-70重量份；三聚氰胺氰尿酸鹽7-15重量份；無機填料20-30重量份；協同阻燃劑0-5重量份；加工助劑1-5重量份。與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的無鹵填充阻燃尼龍6復合材料能夠通過960℃下的GWFI測試，還具備低成本、高模量、高強度和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性、環(huán)保阻燃等特性，具備良好的應用前景。
文檔編號C08K5/5399GK103013104SQ201210576098
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權日2012年12月26日
發(fā)明者張現軍, 田晉麗, 張永, 盧立波 申請人:上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司, 金發(fā)科技股份有限公司