CN101139462A - 一种碳纤维增强无卤阻燃尼龙66及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维增强无卤阻燃尼龙66，其组成(重量比)为：尼龙66树脂：30～50份、碳纤维长纤：10～50份、包覆红磷母料：5～20份、阻燃协效剂：0～20份，增韧剂：0～10份、抗氧剂：0.1～1份、加工助剂：0.2～1.5份；通过本发明制作出来的碳纤维增强无卤阻燃尼龙66具有高强度、高模量、蠕变小、有永久抗静电性的特点，另外，阻燃性好、机械强度高、耐高温、质轻、易加工，而且具有较好的阻燃性能，也能满足人们对环保的要求；本发明的制备方法操作简单，适合工业化生产。

Description

一种碳纤维增强无卤阻燃尼龙66及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别是一种碳纤维增强无卤阻燃尼龙66及其制备方法。
背景技术
目前，市场上对于尼龙增强阻燃的最通用的就是玻纤增强的尼龙，阻燃剂大多使用的卤系阻燃剂，这样一来导致现有的玻纤增强阻燃尼龙66由于环保和性能的要求越来越不能满足工业发展的需要。碳纤维的出现是材料史上的一次革命，碳纤维是目前世界首选的高性能材料，具有高强度、高模量、耐高温、抗疲劳、导电、质轻、易加工等多种优异性能，正逐步征服和取代传统材料。碳纤维除了已广泛应用于航天、航空和军事领域外，在民用反面已经开始深入到国计民生的各个领域，包括机械电子、建筑材料、文体、化工、医疗等各个领域，特别是阻燃增强的碳纤维材料。然而，面对越来越严格的环保、安全要求，对无卤、低烟低毒阻燃材料的要求更加迫切。特别是于2006年7月1日正式实施欧盟RoHS指令，对无卤阻燃材料的研究得到了各国的高度重视，产品的市场需求也更加迫切。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种力学性能好、而且符合环保要求的碳纤维增强无卤阻燃尼龙66。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种碳纤维增强无卤阻燃尼龙66，其组成(重量比)为：尼龙66树脂：30～50份、碳纤维长纤：10～50份、包覆红磷母料：5～20份、阻燃协效剂：0～20份，增韧剂：0～10份、抗氧剂：0.1～1份、加工助剂：0.2～1.5份；
一种碳纤维增强无卤阻燃尼龙66的制备方法：
1)：按照重量配比称取原料；
2)：将包覆红磷阻燃剂母料经过表面处理后加入阻燃协效剂在高搅机中搅拌混合均匀；
3)：将经干燥处理后的尼龙66树脂经表面处理后，加入经过步骤(1)得到的物质、抗氧剂、增韧剂和加工助剂后在高搅机中搅拌混合均匀；
4)：将步骤(3)得到的物质经喂料器送入双螺杆挤出机中，并在双螺杆挤出机的侧向加料口中加入碳纤维长纤；
5)：将步骤(4)得到的物质经过拉条、冷却、切粒、干燥处理。
本发明的有益效果是：通过本发明制作出来的碳纤维增强无卤阻燃尼龙66具有高强度、高模量、蠕变小、有永久抗静电性的特点，另外，阻燃性好、机械强度高、耐高温、质轻、易加工，而且具有较好的阻燃性能，也能满足人们对环保的要求；本发明的制备方法操作简单，适合工业化生产。
具体实施方式
一种碳纤维增强无卤阻燃尼龙66，其组成(重量比)为：尼龙66树脂：30～50份、碳纤维长纤：10～50份、包覆红磷母料：5～20份、阻燃协效剂：0～20份，增韧剂：0～10份、抗氧剂：0.1～1份、加工助剂：0.2～1.5份；
本产品使用的碳纤维长纤最好是采用聚丙烯腈碳纤维；阻燃协效剂为N\P系列的无卤阻燃剂，其主要包括Mg(OH)3、Al(OH)3中的一种或者两种复配而成；增韧剂为马来酸酐接枝物，如：EPDM、POE、SBS、SEBS中的一种或者几种组合而成；抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168复配而成；另外，加工助剂中采用的润滑剂最好是TAF系列的光亮润滑剂。
一种碳纤维增强无卤阻燃尼龙66的制备方法：
1)：按照重量配比称取原料；
2)：将包覆红磷阻燃剂母料经过表面处理后加入阻燃协效剂在高搅机中搅拌混合均匀；
3)：将经干燥处理后的尼龙66树脂经表面处理后，加入经过步骤(1)得到的物质、抗氧剂、EPDM和加工助剂后在高搅机中搅拌混合均匀；
4)：将步骤(3)得到的物质经喂料器送入双螺杆挤出机中，并在双螺杆挤出机的侧向加料口中加入碳纤维长纤；所述的喂料器转速为180～240r.p.m，另外，双螺杆挤出机的各段温度从加料口到机头的温度分别是250℃、265℃、270℃、270℃、270℃、270℃、265℃，其转速为180～280r.p.m，混合物在双螺杆挤出机内受到剪切、熔融、复合处理。
5)：将步骤(4)得到的物质经过拉条、冷却、切粒、干燥处理。
本产品为了能有效增强树脂和阻燃剂制件的界面作用，提高其力学性能，步骤(2)和(4)所述的表面处理是经过硅烷偶联剂处理。
为便于对本发明进一步理解，现结合具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例1：
1)：按照重量配比称取原料；
2)：将20份包覆红磷阻燃剂母料经过表面处理后加入10份Mg(OH)3在高搅机中搅拌混合均匀；
3)：将50份经干燥处理后的尼龙66树脂经表面处理后，加入经过步骤(1)得到的物质、0.3份抗氧剂、5份POE和0.2份加工助剂后在高搅机中搅拌混合均匀；
4)：将步骤(3)得到的物质经喂料器送入双螺杆挤出机中，并在双螺杆挤出机的侧向加料口中加入10份聚丙烯腈碳纤维；所述的喂料器转速为180r.p.m，另外，双螺杆挤出机的各段温度从加料口到机头的温度分别是250℃、265℃、270℃、270℃、270℃、270℃、265℃，其转速为180r.p.m。
5)：将步骤(4)得到的物质经过拉条、冷却、切粒、干燥处理。
本实施方法中所得的碳纤维增强阻燃尼龙66粒子在注塑后的具体性能为：拉伸强度为130MPa，弯曲强度为180MPa，弯曲模量为10500MPa，悬臂梁冲击强度为7.5MPa，垂直燃烧(1.6mm)FV-0。
实施例2：
1)：按照重量配比称取原料；
2)：将20份包覆红磷阻燃剂母料经过表面处理后加入10份Al(OH)3在高搅机中搅拌混合均匀；
3)：将47份经干燥处理后的尼龙66树脂经表面处理后，加入经过步骤(1)得到的物质、0.3份抗氧剂、8份增韧剂和0.3份加工助剂后在高搅机中搅拌混合均匀；
4)：将步骤(3)得到的物质经喂料器送入双螺杆挤出机中，并在双螺杆挤出机的侧向加料口中加入15份聚丙烯腈碳纤维；所述的喂料器转速为220r.p.m，另外，双螺杆挤出机的各段温度从加料口到机头的温度分别是250℃、265℃、270℃、270℃、270℃、270℃、265℃，其转速为220r.p.m。
5)：将步骤(4)得到的物质经过拉条、冷却、切粒、干燥处理。
本实施方法中所得的碳纤维增强阻燃尼龙66粒子在注塑后的具体性能为：拉伸强度为150MPa，弯曲强度为220MPa，弯曲模量为12000MPa，悬臂梁冲击强度为7.0MPa，垂直燃烧(1.6mm)FV-0。
实施例3：
1)：按照重量配比称取原料；
2)：将15份包覆红磷阻燃剂母料经过表面处理后加入10份Mg(OH)3和Al(OH)3复合物在高搅机中搅拌混合均匀；
3)：将40份经干燥处理后的尼龙66树脂经表面处理后，加入经过步骤(1)得到的物质、0.3份抗氧剂、5份SBS和0.2份加工助剂后在高搅机中搅拌混合均匀；
4)：将步骤(3)得到的物质经喂料器送入双螺杆挤出机中，并在双螺杆挤出机的侧向加料口中加入30份玻璃纤维；所述的喂料器转速为180r.p.m，另外，双螺杆挤出机的各段温度从加料口到机头的温度分别是250℃、265℃、270℃、270℃、270℃、270℃、265℃，其转速为270r.p.m。
5)：将步骤(4)得到的物质经过拉条、冷却、切粒、干燥处理。
本实施方法中所得的碳纤维增强阻燃尼龙66粒子在注塑后的具体性能为：拉伸强度为200MPa，弯曲强度为285MPa，弯曲模量为15500MPa，悬臂梁冲击强度为5.6MPa，垂直燃烧(1.6mm)FV-0。
通过本发明制作出来的碳纤维增强无卤阻燃尼龙66具有高强度、高模量、蠕变小、有永久抗静电性的特点，另外，阻燃性好、机械强度高、耐高温、质轻、易加工，而且具有较好的阻燃性能，也能满足人们对环保的要求；本发明的制备方法操作简单，适合工业化生产。

Claims (10)

1.一种碳纤维增强无卤阻燃尼龙66，其特征在于：组成(重量比)为：尼龙66树脂：30～50份、碳纤维长纤：10～50份、包覆红磷母料：5～20份、阻燃协效剂：0～20份，增韧剂：0～10份、抗氧剂：0.1～1份、加工助剂：0.2～1.5份。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强无卤阻燃尼龙66，其特征在于：尼龙66树脂：40份、碳纤维长纤：3 0份、包覆红磷母料：10份、阻燃协效剂：5份，增韧剂：5份、抗氧剂：0.3份、加工助剂：0.5份。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强无卤阻燃尼龙66，其特征在于：所述的碳纤维长纤为聚丙烯腈碳纤维。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强无卤阻燃尼龙66，其特征在于：所述的增韧剂为马来酸酐接枝物。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强无卤阻燃尼龙66，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168复配而成。
6.一种如权利要求1或2所述碳纤维增强无卤阻燃尼龙66的制备方法，其特征在于：
1)：按照重量配比称取原料；
2)：将包覆红磷阻燃剂母料经过表面处理后加入阻燃协效剂在高搅机中搅拌混合均匀；
3)：将经干燥处理后的尼龙66树脂经表面处理后，加入经过步骤(1)得到的物质、抗氧剂、增韧剂和加工助剂后在高搅机中搅拌混合均匀；
4)：将步骤(3)得到的物质经喂料器送入双螺杆挤出机中，并在双螺杆挤出机的侧向加料口中加入碳纤维长纤；
5)：将步骤(4)得到的物质经过拉条、冷却、切粒、干燥处理。
7.根据权利要求6所述的一种碳纤维增强无卤阻燃尼龙66的制备方法，其特征在于：步骤(4)的喂料器转速为180～240r.p.m。
8.根据权利要求6所述的一种碳纤维增强无卤阻燃尼龙66的制备方法，其特征在于：步骤(4)的双螺杆挤出机的各段温度从加料口到机头的温度分别是250℃、265℃、270℃、270℃、270℃、270℃、265℃。
9.根据权利要求6所述的一种碳纤维增强无卤阻燃尼龙66的制备方法，其特征在于：步骤(4)的双螺杆转速为180～280r.p.m。
10.根据权利要求6所述的一种碳纤维增强无卤阻燃尼龙66的制备方法，其特征在于：步骤(2)和(4)所述的表面处理是经过硅烷偶联剂处理。
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