專利名稱：一種無鹵無磷環(huán)保阻燃的聚酰胺樹脂及其制備方法
專利說明一種無鹵無磷環(huán)保阻燃的聚酰胺樹脂及其制備方法 本發(fā)明涉及聚酰胺樹脂材料，尤其涉及一種無鹵無磷環(huán)保阻燃的聚酰胺樹脂及其制備方法。聚酰胺樹脂(polyamide簡稱PA)，作為五大工程塑料之首，其性能特點是機械強度高，軟化點高，耐熱性好，耐磨損，自潤滑性，吸震性和消音性，耐油，耐弱酸，耐堿，電絕緣性好，因而聚酰胺是電子、電器元件方面的首選材料，而這類產(chǎn)品對于材料的阻燃性能的要求很高，聚酰胺的氧指數(shù)大約為25％，只可以達到UL94-V2級，顯然無法滿足要求。因此對聚酰胺進行阻燃處理十分必要。目前阻燃尼龍常采用的阻燃體系大約有三種1)溴銻系阻燃劑2)磷系阻燃劑，3)無機氫氧化物阻燃劑。由于歐盟公布的ROHS指令(TheRestriction of the use of certain Hazardous substances inElectnical and Electronic Equipment在電子電氣設備中限制使用某些有害物質(zhì)指令)和WEEE指令(Waste from Electrical andElectronic Equipment報廢電子電氣設備指令)使得溴系阻燃劑正在逐步退出市場；磷類阻燃劑對于模具的強腐蝕性極大限制了其廣泛應用；無機氫氧化物阻燃劑的添加量極大，與聚酰胺相容性差、對材料的物理力學性能影響和破壞較大，使得材料喪失了很多使用價值。而目前，此領(lǐng)域正處于開發(fā)初期階段，迄今為止尚未有成熟產(chǎn)品問世，因此無鹵無磷阻燃聚酰胺材料具有極大的市場開發(fā)價值。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種無鹵無磷環(huán)保阻燃，物理力學性能較好的聚酰胺樹脂及其制備方法。本發(fā)明還要提供一種該種聚酰胺樹脂的制備方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種無鹵無磷環(huán)保阻燃的聚酰胺樹脂，由以下配比的原料配制成聚酰胺68-92％；氰尿酸三聚氰胺5-25％；增韌劑2-15％；抗氧劑0.1-1％；熱穩(wěn)定劑 0.1-2％；結(jié)晶促進劑0.1-2％。
以上所述的無鹵無磷環(huán)保阻燃的聚酰胺樹脂，最好由以下配比的原料配制成
聚酰胺68-76％；氰尿酸三聚氰胺8-18％；增韌劑4-5％；抗氧劑0.1-0.3％；熱穩(wěn)定劑 0.2-0.4％；結(jié)晶促進劑0.1-0.5％。
其中，所述聚酰胺為聚己二酰己二胺和聚己內(nèi)酰胺的混合物，相對密度為1.12-1.15g/cm3，熔點為255-265℃，熔體粘度為0.3-3。所述熱穩(wěn)定劑為一類銅復合物的抗氧劑和增效劑的混合物。所述增韌劑為熱塑性彈性體。所述熱塑性彈性體為乙丙橡膠接枝物或熱塑性聚聚烯烴。所述的結(jié)晶促進劑為一種有機成分和無機成分的細致粉末混合物。所述阻燃體系由以下組份組成氰尿酸三聚氰胺、結(jié)晶促進劑、熱穩(wěn)定劑。
上述無鹵無磷環(huán)保阻燃的聚酰胺樹脂的制備方法，包括以下步驟按重量比稱取原料聚酰胺(PA)58-92％，氰尿酸三聚氰胺5-2 5％，增韌劑2-15％，抗氧劑0.1-1％，熱穩(wěn)定劑0.1-2％，結(jié)晶促進劑0.1-2％；將聚酰胺、增韌劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、分散油在中速混合器中預混2-3分鐘，然后再加入氰尿酸三聚氰胺混合5-10分鐘；
將混合的原料置于特定螺桿組合的雙螺桿機中，經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為雙螺桿一區(qū)溫度210-230℃，二區(qū)溫度230-250℃，三區(qū)溫度250-270，四區(qū)溫度260-280；在料筒中停留時間1-2分鐘，熔體壓力為10-20MPa。
本發(fā)明的有益效果是通過添加氰尿酸三聚氰胺、結(jié)晶促進劑、熱穩(wěn)定劑三組分復合阻燃劑，能夠有效地提高聚酰胺的氧指數(shù)，同時由于其均為有機高分子材料，與聚酰胺的相容性好，所以對其綜合性能的影響小，所以所制得的阻燃材料綜合性能好，并且符合環(huán)保要求，應用前景廣闊；本發(fā)明在無鹵無磷阻燃聚酰胺材料中由氰尿酸三聚氰胺、結(jié)晶促進劑、熱穩(wěn)定劑構(gòu)成的無鹵無磷環(huán)保阻燃體系，使得聚酰胺材料的物理力學性能好、阻燃性能優(yōu)異，而且有良好的熱穩(wěn)定性；本發(fā)明所采用的助劑，如氰尿酸三聚氰胺、結(jié)晶促進劑、熱穩(wěn)定劑、增韌劑和抗氧劑等組分，均為價格低廉的市售產(chǎn)品，材料的生產(chǎn)成本較低；本發(fā)明所提出的無鹵阻燃PA復合材料的制備工藝簡單、成本低。下面通過實施例對本發(fā)明進行進一步闡述在實施復合材料配方中，聚酰胺為聚己二酰己二胺(PA66)和聚己內(nèi)酰胺(PA6)的混合物，相對密度為1.1 2-1.15g/cm3，熔點為255-265℃，熔體粘度為0.3-3；增韌劑為一種接枝的乙烯共聚物，為Dupont公司生產(chǎn)，商品牌號為493D的接枝共聚物；熱穩(wěn)定劑為銅復合物的抗氧劑和增效劑的混合物，為BRUGGOLEN公司生產(chǎn)，商品牌號為H3373；結(jié)晶促進劑為德國科萊恩公司生產(chǎn)，商品牌號為CAV102，抗氧劑化學名稱為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，如Ciba公司生產(chǎn)，商品牌號為Irganox 1010。
實施例1將重量比為PA66---79.7％、PA6---10％、493D---4.5％、MCA---5％、CAV102---0.3％、1010---0.2％、H3373---0.3％在中速混合器中在室溫狀態(tài)下預混3分鐘，然后再加入阻燃劑混合5分鐘，然后經(jīng)熔融擠出、造粒制成復合材料。雙螺桿一區(qū)溫度220℃，二區(qū)溫度240℃，三區(qū)溫度260，四區(qū)溫度270；在料筒中停留時間1.5分鐘，熔體壓力為16MPa。
實施例2將重量比為PA66---74.7％、PA6---10％、493D---4.5％、MCA---10％、CAV102---0.3％、1010---0.2％、H3373---0.3％在中速混合器中在室溫狀態(tài)下預混3分鐘，然后再加入阻燃劑混合5分鐘，然后經(jīng)熔融擠出、造粒制成復合材料。雙螺桿一區(qū)溫度220℃，二區(qū)溫度240℃，三區(qū)溫度260，四區(qū)溫度270；在料筒中停留時間1.5分鐘，熔體壓力為16MPa。
實施例3將重量比為PA66---69.7％、PA6---10％、493D---4.5％、MCA---15％、CAV102---0.3％、1010---0.2％、H337 3---0.3％在中速混合器中在室溫狀態(tài)下預混3分鐘，然后再加入阻燃劑混合5分鐘，然后經(jīng)熔融擠出、造粒制成復合材料。雙螺桿一區(qū)溫度220℃，二區(qū)溫度240℃，三區(qū)溫度260，四區(qū)溫度270；在料筒中停留時間1.5分鐘，熔體壓力為16MPa。
實施例4將重量比為PA66---64.7％、PA6---10％、493D---4.5％、MCA---20％、CAV102---0.3％、1010---0.2％、H3373---0.3％在中速混合器中在室溫狀態(tài)下預混3分鐘，然后再加入阻燃劑混合5分鐘，然后經(jīng)熔融擠出、造粒制成復合材料。雙螺桿一區(qū)溫度220℃，二區(qū)溫度240℃，三區(qū)溫度260，四區(qū)溫度270；在料筒中停留時間1.5分鐘，熔體壓力為16MPa。
實施例5將重量比為PA66---59.7％、PA6---1 0％、493D---4.5％、MCA---25％、CAV102---0.3％、1010---0.2％、H3373---0.3％在中速混合器中在室溫狀態(tài)下預混3分鐘，然后再加入阻燃劑混合5分鐘，然后經(jīng)熔融擠出、造粒制成復合材料。雙螺桿一區(qū)溫度220℃，二區(qū)溫度240℃，三區(qū)溫度260，四區(qū)溫度270；在料筒中停留時間1.5分鐘，熔體壓力為16MPa。
對比例1將重量比為PA66---70％、PA6---10％、493D---4.5％、MCA---15％、1010---0.2％、H3373---0.3％在中速混合器中在室溫狀態(tài)下預混3分鐘，然后再加入阻燃劑混合5分鐘，然后經(jīng)熔融擠出、造粒制成復合材料。雙螺桿一區(qū)溫度220℃，二區(qū)溫度240℃，三區(qū)溫度260，四區(qū)溫度270；在料筒中停留時間1.5分鐘，熔體壓力為16MPa。
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預先在100℃的鼓風烘箱中干燥3-6小時，然后再將干燥好的粒子材料在注射成形機上進行注射成型制樣，注射成型模溫控制在100℃左右。
拉伸強度測試按ISO 527-2進行，試樣尺寸為150×10×4mm，拉伸速度為50mm/min；彎曲性能測試按ISO 178進行，試樣尺寸為80×10×4，彎曲速度為2mm/min，跨距為64mm；簡支梁沖擊強度按ISO179進行，試樣尺寸為55×6×4mm，缺口尺寸為試樣厚度的三分之一；阻燃性能按UL94方法進行，樣條厚度大約為1.5mm。
綜合力學性能通過測試所得的拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲模量以及沖擊強度的數(shù)值進行評判；材料的阻燃性能按UL94的標準進行評判。
實施例1-5以及對比例1-2的配方及力學性能測試結(jié)果見表1及表2；表1實施例1-5的配方及材料性能表
表2對比例1-2的配方及材料性能表
通過表1實施例1-5及表2對比例1-2的各項性能分析可知，無鹵無磷阻燃聚酰胺復合材料的綜合力學性能較好，其阻燃性能達到了UL94V0的標準。并且從表1實施例1-5的各項性能數(shù)據(jù)來看，無鹵無磷復合阻燃體系三種組分缺其中那一種都無法達到阻燃V0級，而且結(jié)晶促進劑的加入加速了樹脂的結(jié)晶速度，所形成的晶粒細小均勻，使得整體材料的強度高，不易滴落。而阻燃劑添加量過多會影響材料的綜合物理力學性能，還會導致燃燒過程中出現(xiàn)滴落現(xiàn)象，阻燃性能無法達到UL94-V0級。MCA添加量為15％，CAV102含量為0.3％，熱穩(wěn)定劑為0.3％時材料的綜合力學性能、阻燃性以及性價比均較好，經(jīng)過以上改性處理的復合材料綜合性能優(yōu)異。
本發(fā)明的聚酰材料的氧指數(shù)得到有效提高，其具有制備工藝簡單、成本適中、各項物理化學性能優(yōu)異、阻燃性能優(yōu)良等特點，可用于電子、電器元件、汽車配件等技術(shù)領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種無鹵無磷環(huán)保阻燃的聚酰胺樹脂，其特征在于，由以下配比的原料配制成聚酰胺 68-92％；氰尿酸三聚氰胺 5-25％；增韌劑 2-15％；抗氧劑 0.1-1％；熱穩(wěn)定劑0.1-2％；結(jié)晶促進劑 0.1-2％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵無磷環(huán)保阻燃的聚酰胺樹脂，其特征在于，由以下配比的原料配制成聚酰胺 68-76％；氰尿酸三聚氰胺 8-18％；增韌劑 4-5％；抗氧劑 0.1-0.3％；熱穩(wěn)定劑0.2-0.4％；結(jié)晶促進劑 0.1-0.5％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵無磷環(huán)保阻燃的聚酰胺樹脂，其特征在于所述聚酰胺為聚己二酰己二胺和聚己內(nèi)酰胺的混合物，相對密度為1.12-1.15g/cm3，熔點為255-265℃，熔體粘度為0.3-3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵無磷環(huán)保阻燃的聚酰胺樹脂，其特征在于所述熱穩(wěn)定劑為一類銅復合物的抗氧劑和增效劑的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵無磷環(huán)保阻燃的聚酰胺樹脂，其特征在于所述增韌劑為熱塑性彈性體。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無鹵無磷環(huán)保阻燃的聚酰胺樹脂，其特征在于所述熱塑性彈性體為乙丙橡膠接枝物或熱塑性聚聚烯烴。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵無磷環(huán)保阻燃的聚酰胺樹脂，其特征在于所述的結(jié)晶促進劑為一種有機成分和無機成分的細致粉末混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵無磷環(huán)保阻燃的聚酰胺樹脂，其特征在于所述阻燃體系由以下組份組成氰尿酸三聚氰胺、結(jié)晶促進劑、熱穩(wěn)定劑。
9.一種無鹵無磷環(huán)保阻燃的聚酰胺樹脂的制備方法，其特征在于，包括以下步驟901、按重量比稱取原料聚酰胺(PA)58-92％，氰尿酸三聚氰胺5-25％，增韌劑2-15％，抗氧劑0.1-1％，熱穩(wěn)定劑0.1-2％，結(jié)晶促進劑0.1-2％；902、將聚酰胺、增韌劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、分散油在中速混合器中預混2-3分鐘，然后再加入氰尿酸三聚氰胺混合5-10分鐘；903、將混合的原料置于特定螺桿組合的雙螺桿機中，經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為雙螺桿一區(qū)溫度210-230℃，二區(qū)溫度230-250℃，三區(qū)溫度250-270，四區(qū)溫度260-280；在料筒中停留時間1-2分鐘，熔體壓力為10-20MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無鹵無磷環(huán)保阻燃的聚酰胺樹脂及其制備方法。聚酰胺樹脂由以下配比的原料配制成聚酰胺68－92％；氰尿酸三聚氰胺5－25％；增韌劑2－15％；抗氧劑0.1－1％；熱穩(wěn)定劑0.1－2％；結(jié)晶促進劑0.1－2％。本發(fā)明制得的聚酰胺材料的物理力學性能好、阻燃性能優(yōu)異；本發(fā)明所采用的助劑，如氰尿酸三聚氰胺、結(jié)晶促進劑、熱穩(wěn)定劑、增韌劑和抗氧劑等組分，均為價格低廉的市售產(chǎn)品，材料的生產(chǎn)成本較低；本發(fā)明所提出的無鹵阻燃聚酰胺復合材料的制備工藝簡單、成本低廉。
文檔編號B29C47/40GK101085864SQ20071007466
公開日2007年12月12日 申請日期2007年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月30日
發(fā)明者徐東, 賀永, 遲宏宇 申請人:深圳市科聚新材料有限公司