CN102040833A - 无卤增强阻燃高cti值pa6断路器用材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料及其制备方法，涉及一种热塑性高分子纤维增强阻燃材料及其制备方法。它解决了目前无卤增强阻燃尼龙6相容性较差、漏电起痕指数(CTI值)不高、力学性能偏低、耐热性能差、960度灼热丝不过关的问题。它由下列成分按重量份制成：尼龙6树脂、玻璃纤维、硅烷偶联剂、复配无卤阻燃剂、抗氧剂、耐候剂、加工助剂。本发明的制备方法：把挤出机螺杆组合优化后，将尼龙6树脂、经复配处理的无卤阻燃剂、抗氧剂和加工助剂混合均匀后投入双螺杆挤出机中，再定量加入玻璃纤维，在双螺杆挤出机中充分熔融、复合、经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，最后包装。本发明的产品具有CTI值高、阻燃性能良好、机械性能高，耐热性能好、灼热丝性能好的优点。本发明的制备方法工艺简单。

Description

无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术及工程领域，具体涉及一种热塑性高分子纤维增强无卤阻燃高CTI值断路器用材料的制备方法及工艺。

背景技术

尼龙是世界上品种最多、引用最广的工程塑料。主要品种有：尼龙6(PA6)、尼龙66、尼龙610等。尼龙6应用在诸多领域，但尼龙6易燃，因此开发高电绝缘效能的阻燃尼龙6是十分必要的。

目前尼龙6的阻燃改性大多人采用添加卤系阻燃剂的方法。但传统有卤阻燃剂对于人体和环境潜在的危害性越来越被人们所认识和了解，无卤阻燃剂的使用日益成为当今阻燃材料的发展热点和重要方向。玻纤增强无卤阻燃PA6是一种重要的无卤阻燃工程塑料，主要用于电子电器、电工开关等领域。面对越来越严格的环保和安全要求，以及电子、电器、汽车、机械仪表等行业对无卤、低烟、低毒阻燃材料的迫切要求，特别是2006年7月1日欧盟正式实施ROHS指令，《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》后，对无卤阻燃材料的市场需求更加迫切。在低压电器领域，无卤阻燃尼龙所关注的重点在于其良好的电器性能、高耐热性、耐化学腐蚀性、耐热氧老化性、耐候性，对于垂直燃烧(1.6mm)FV-2即可满足要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前玻璃纤维增强无卤阻燃PA6存在相容性差、漏电起痕指数(CTI值)低、热稳定性差、耐候性不佳的问题，提供了一种电器性能、热稳定性、耐候性优异的玻璃纤维增强无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料，尤其是断路器外壳用材料。

本发明的另外一个目的是提供上述增强无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料的制备方法。

本发明的技术方案如下：

无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料，按重量比，包括下列成分：

尼龙6树脂：                   60-70份；

玻璃纤维：                    10-35份；

偶联剂：                      0.2-0.5份；

无卤阻燃剂：                  10-15份；

酚类抗氧剂：                  0.2-1份；

亚磷酸酯类抗氧剂：            0.2-1份；

耐候剂：                      0.3-0.8份；

热稳定剂                      0.3-0.8份；和

加工助剂：                    0.2-1.5份。

所述的构成增强无卤阻燃高CTI值PA6断路器外壳专用料中还可以添加颜料，颜料的用量根据对颜色的要求加入。

所述的玻璃纤维是经过偶联剂处理过的无碱玻璃纤维。

所述的偶联剂为硅烷偶联剂，如KH550，KH560；

所述无卤阻燃剂为氮系阻燃剂为MCA(氰尿酸三聚氰胺)和MPP(聚磷酸三聚氰胺)，用硅烷偶联剂、接枝型极性硅氧烷E525通过高混机进行复配处理。

所述的复配处理为将氮系阻燃剂MCA和氮系阻燃剂MPP按质量份3～5∶1的比例混合，与硅烷偶联剂、接枝型极性硅氧烷一起放入高混机，混合搅拌3-6分钟放出。

所述的酚类抗氧剂为1010或AT10。

所述的亚磷酸酯类抗氧剂为168或AT-168。

所述耐候剂为受阻胺类光稳定剂。

所述的热稳定剂为碘化亚铜、碘化钾、硬脂酸锌或上述物质按一定质量比的混合物。

所述加工助剂为接枝型极性硅氧烷E525、表面改性剂TAF类物质。

一种无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料的制备方法，其特征在于：其制备方法及工艺包括以下步骤：

(1)复配无卤阻燃剂处理方法：将两种无卤阻燃剂、硅烷偶联剂、接枝型极性硅氧烷放入高混机，混合搅拌3-6分钟，放出物料即为复配无卤阻燃剂；

(2)将尼龙6树脂、硅烷偶联剂、复配无卤阻燃剂、耐候剂、加工助剂放入高混机中，混合搅拌2-5分钟，放出物料即为无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料的主料；

(3)螺杆组合的调整设计：生产无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料的双螺杆挤出机必须调整螺杆组合，其灼热丝性能方可达到设计要求，螺杆组合调整后，螺杆组合共有45度的剪切块11组，60度的剪切块1组，90度的剪切块4组及输送块若干；

(4)制备无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料：将无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料主料通过喂料螺杆送入双螺杆挤出机中，调节喂料转速为8-10HZ，螺杆转速为350～400rpm，玻璃纤维含量控制在15～35％，玻璃纤维从喂料口加入，双螺杆挤出机的各段温度从加料口到机头的温度分别为220℃，240℃，240℃，245℃，230℃，230℃，220℃，245℃，235℃，240℃，双螺杆挤出机的长径比为40，在双螺杆挤出机的输送和剪切作用下，充分熔融塑化、捏炼混合、经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，最后包装；即得到无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料。

本发明的有益效果

本发明选用高效的无卤复配阻燃剂，自行包覆，当阻燃剂达到12％(玻纤含量20％)，漏电起痕指数可达600v，灼热丝960度15S内熄灭，阻燃等级可达垂直燃烧(1.6mm)FV-2，阻燃剂用量少，降低了阻燃剂对材料力学性能的影响；机械性能优良，拉伸强度可达80MPa，弯曲强度可达120MPa，悬臂梁缺口冲击可达6.2kj/m2，加入受阻酚抗氧剂和膦酸盐混合耐热剂，热变形温度可达200度(1.82MPa)，加入受阻胺类光稳定剂，耐候性佳。

具体实施方式

本发明的无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料的制备方法及其工艺，包括如下步骤：

(1)无卤阻燃剂的复配处理(配比按质量份)：将复配无卤阻燃剂(92-96％)、硅烷偶联剂KH560(1-4％)、接枝型极性硅氧烷E525(3％-5％)放入高混机，混合搅拌3-6分钟，放出物料即为复配无卤阻燃剂；氮系阻燃剂低毒、不腐蚀、对热和紫外线温度、阻燃效果好且价格低廉；缺点是其在基材中分散性较差。本发明将其包覆处理后，克服了分散性差的缺点，分散性能良好；

(2)将尼龙6树脂、增韧剂、硅烷偶联剂、复配无卤阻燃剂、抗氧剂、耐候剂、加工助剂放入高混机中，混合搅拌2-5分钟，放出物料即为无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料的主料；

(3)螺杆组合的调整设计：生产无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料的双螺杆挤出机必须调整螺杆组合，其灼热丝性能方可达到设计要求。

(4)制备无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料：将无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料的主料通过喂料螺杆送入双螺杆挤出机中，调节喂料转速为8-10HZ，螺杆转速为350～400rpm，玻璃纤维含量控制在17～25％，玻璃纤维从喂料口加入，双螺杆挤出机的各段温度从加料口到机头的温度分别为220℃，240℃，240℃，245℃，230℃，230℃，220℃，245℃，235℃，240℃，双螺杆挤出机的长径比为40，在双螺杆挤出机的输送和剪切作用下，充分熔融塑化、捏炼混合、经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，最后包装；即得到无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料。

实施例1：

尼龙6树脂：                    71.8份；

玻璃纤维：                     15份；

偶联剂KH560                    0.2份；

复配无卤阻燃剂：               12份；

抗氧剂1010：                   0.2份；

抗氧剂168                      0.2份；

耐候剂Irganox 245              0.3份；

热稳定剂-碘化亚铜              0.3份

加工助剂：                     1份。

实施例2：

尼龙6树脂：                    65.8份；

玻璃纤维：                     20份；

偶联剂：                       0.2份；

无卤阻燃剂：                   12份；

抗氧剂1010：                   0.2份；

抗氧剂168                      0.2份；

耐候剂Irganox 245：            0.3份；

热稳定剂-碘化钾                0.3份

加工助剂：                     1份。

实施例3：

尼龙6树脂：                    60.7份；

玻璃纤维：                     24份；

偶联剂KH560：                  0.3份；

无卤阻燃剂：                   13份；

抗氧剂1010：                   0.2份；

抗氧剂168：                    0.2份；

耐候剂Irganox 245：            0.3份；

热稳定剂-硬脂酸锌              0.3份

加工助剂：                     1份。

实施例1～3例所得的无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料具有更好的电器特性，漏电起痕指数(CTI值)可达600V，灼热丝960度，15秒内熄灭，同时本专用料具有良好的力学性能，拉伸强度可达80MPa，弯曲强度可达120MPa，悬臂梁缺口冲击可达6.2kj/m2，热稳定性好，耐候性佳，热变形温度可达200度(1.82MPa)等优点。

上述仅为本发明的具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料，其特征在于，按重量百分比，包括：

尼龙6树脂：            60-70份；

玻璃纤维：             10-35份；

偶联剂：               0.2-0.5份；

无卤阻燃剂：           10-15份；

酚类抗氧剂：           0.2-1份；

亚磷酸酯类抗氧剂：     0.2-1份；

耐候剂：               0.3-0.8份；

热稳定剂               0.3-0.8份；和

加工助剂：             0.2-1.5份。

2.根据权利要求1所述的无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料，其特征在于，所述的无卤阻燃高CTI值PA6断路器用材料中还添加颜料，颜料的用量根据对颜色的要求加入。

3.根据权利要求1所述的无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料，其特征在于，所述玻璃纤维是经过偶联剂处理过的无碱玻璃纤维。

4.根据权利要求1所述的无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料，其特征在于，所述无卤阻燃剂为氮系阻燃剂。

5.根据权利要求4所述的无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料，其特征在于，所述无卤阻燃剂经复配处理，所述的复配处理为将氮系阻燃剂MCA和氮系阻燃剂MPP按质量份3～5∶1的比例混合，与硅烷偶联剂、接枝型极性硅氧烷一起放入高混机，混合搅拌3-6分钟放出。

6.根据权利要求1所述的无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料，其特征在于所述耐候剂为受阻胺类光稳定剂。

7.根据权利要求1所述的无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料，其特征在于热稳定剂为碘化亚铜、碘化钾、硬脂酸锌或上述物质按一定质量比的混合物。

8.根据权利要求1所述的无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料，其特征在于所述加工助剂为硬脂酸钙、接枝型极性硅氧烷或表面改性剂TAF类物质。

9.一种无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)复配无卤阻燃剂的处理：将氮系阻燃剂MCA、氮系阻燃剂MPP，硅烷偶联剂、接枝型极性硅氧烷放入高混机，混合搅拌3-6分钟，放出物料即为复配无卤阻燃剂；

(2)将尼龙6树脂、硅烷偶联剂、复配无卤阻燃剂、抗氧剂、耐候剂、热稳定剂、加工助剂放入高混机中，混合搅拌2-5分钟，放出物料即为无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料的主料；

(3)螺杆组合的调整设计：螺杆组合共有45度的剪切块11组，60度的剪切块1组，90度的剪切块4组及输送块若干；

(4)制备无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料：将无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料的主料通过喂料螺杆送入双螺杆挤出机中，玻璃纤维含量控制在10～35％，玻璃纤维从喂料口加入，双螺杆挤出机的温度为220-250℃，双螺杆挤出机的长径比为30-40，在双螺杆挤出机的输送和剪切作用下，充分熔融塑化、捏炼混合、经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，最后包装；即得到无卤增强阻燃高CTI值PA6断路器用材料。