CN103382302A - 一种红磷阻燃尼龙组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红磷阻燃尼龙组合物及其制备方法，红磷阻燃尼龙组合物包括以下按重量百分比计的组成：尼龙树脂55-75%；玻璃纤维15-35%；红磷阻燃剂6-8%；增韧剂2-5%；润滑剂0.2-1%；抗氧剂0.2-1%。本发明红磷阻燃尼龙组合物制备方法包括：将已干燥的尼龙树脂、红磷阻燃剂、增韧剂、润滑剂和抗氧剂按上述重量百分比放入混料筒中混合均匀后，置于双螺杆挤出机的料斗中，玻璃纤维从侧喂加入，经熔融挤出造粒，制得尼龙组合物。本发明制得的红磷尼龙组合物具有良好的灼热丝阻燃性能及韧性，适用于电子电器和通讯领域。

Description

一种红磷阻燃尼龙组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种提高尼龙材料灼热丝阻燃性能的红磷阻燃尼龙组合物及其制备方法。

背景技术

尼龙（聚酰胺）材料是五大通用工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广、综合性能优良的一种基础树脂这类材料被广泛应用于各个领域。PA66和PA6是其中应用最广泛的两种，但未经改性的PA66和PA6阻燃性较差，属于易燃材料，加入玻璃纤维后更易燃烧，在带电工作环境中由于漏电、短路、电弧、电火花的情况引发火灾的危险依然存在，此缺点限制了其应用范围，尤其在电子电器和通讯等领域。因此，制备一种能够满足高电性能要求、低成本的阻燃尼龙材料对拓展尼龙阻燃材料的应用范围、促进电子电器及通讯行业发展等有实际意义。

公开号为CN1935899的中国专利公开了一种环保阻燃尼龙组合物及其制备方法。各成分含量的重量比为：尼龙树脂18～100份，阻燃母粒0～20份，辅助阻燃剂0～10份，抗氧剂0～2份，成核剂0～5份，内润滑剂0～5份，填充物或增强物0～40份。该专利采用的红磷阻燃母粒是用无机阻燃剂红磷与氢氧化铝、膨胀性石墨等无机阻燃剂复配使用，以尼龙基体树脂为载体的介于有机和无机之间的环保阻燃剂。这种阻燃剂不会产生有害气体，且可耐350℃高温，与耐高温尼龙具有优异的相容性。此环保阻燃尼龙具有良好的阻燃性和耐热性，并具有良好的机械性能、流动性能、精密成型性和尺寸稳定性，主要用于电子电器领域，也可用于工业材料、工程材料和汽车部件等领域。

公开号为CN102924917A的中国专利公开了一种耐电压绝缘阻燃增强尼龙66工程塑料。该工程塑料按重量百分比由以下组分组成：PA66树脂30-60%；PPO树脂1.5-9%；相容剂2-5%；红磷阻燃剂母粒10-20%；耐电压绝缘改性填料粒子2-10%；无碱短切玻璃纤维0.01-35%；其他助剂1-2%。所述的耐电压绝缘改性填料为煅烧高岭土、云母、埃洛石碳纳米管三种填料粒子中的至少一种，所述其他助剂包括氨基硅烷偶联剂，所述填料粒子经过占所述填料粒子重量的5%的氨基硅烷偶联剂处理。本发明制备的尼龙66工程塑料具有优异的耐电压绝缘性能，同时也具有良好的机械性能和阻燃性能，可应用于制备有耐电压和阻燃要求的电子电器零部件。

发明内容

本发明提供了一种红磷阻燃尼龙组合物及其制备方法，其具有良好的灼热丝阻燃性能及韧性，适用于电子电器和通讯领域。

一种红磷阻燃尼龙组合物，包括以下按重量百分比计的组成：

尼龙树脂                      55-75%；

玻璃纤维                      15-35%；

红磷阻燃剂                    6-8%；

增韧剂                        2-5%；

润滑剂                        0.2-1%；

抗氧剂                        0.2-1%。

所述的尼龙树脂为PA6、PA66中的一种或两种。

所述的玻璃纤维选用通过界面改性剂处理过的连续长玻璃纤维或短切短玻璃纤维，优选为泰山短纤435N或巨石长纤988A。本领域通过铂合金板以机械拉丝方法拉制的无限长的纤维，称为连续长玻璃纤维，通称长纤维；通过辊筒或气流制成的非连续纤维，称为定长玻璃纤维，通称短纤维或短切短玻璃纤维。

所述的红磷阻燃剂为红磷母粒，着火点≥320℃，外观为***颗粒，红磷含量为40-80%；所述的红磷阻燃剂的添加量以纯红磷的重量计算，如使用15%的红磷母粒（红磷含量40%），则红磷阻燃剂用量为6%。所述红磷阻燃剂优选为四川晨光440B的红磷母粒。

所述的增韧剂为马来酸酐接枝相容剂，马来酸酐接枝相容剂通过引入强极性反应性基团，使材料具有高的极性和反应性，是一种高分子界面偶联剂、相容剂、分散促进剂。所述的增韧剂为马来酸酐接枝PE（PE-g-MAH）、马来酸酐接枝PP（PP-g-MAH）、马来酸酐接枝POE（POE-g-MAH）或马来酸酐接枝EPDM（EPDM-g-MAH），增韧剂的加入，增强尼龙增韧、阻燃增韧、提高尼龙的抗冲击性、耐寒性、成型加工型、降低吸水率。作为优选，所述的增韧剂为马来酸酐接枝POE，牌号为能之光N409。

所述的润滑剂为TAF或硅酮粉。TAF是以乙撑双脂肪酸酰胺（EBS）为基料，在催化剂的作用下，含有极性基团反应性单体与EBS反应形成BAB型共聚物。这种共聚物既保持了EBS的润滑特性，又具有能与玻纤、无机填料表面部分极性基团相结合的极性基团结构。在玻纤增强PA6、PA66等复合体系中，TAF在玻璃纤维与基体树脂之间形成了类似锚固结点，改善了玻璃纤维与基体树脂的粘结状态，进而改善了玻璃纤维在基体树脂中的分散性。同时，润滑剂TAF又具有润滑特性，改进复合材料的加工流动性，提高复合材料的表面光洁度。所述硅酮粉为硅酮粉GM-100，其是由超高分子量聚硅氧烷制成，其在树脂中容易分散，能提高塑料加工流动性和脱模性，改善表面光泽，增进表面丝质触感，提高耐刮擦性能；提高阻燃性，降低烟密度，提高阻燃材料冲击强度和表面光泽度；具有良好的稳定性和非迁移性。

所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1098或抗氧剂168中的一种或多种。作为优选，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1098或抗氧剂168中的两种。

作为优选，所述红磷阻燃尼龙组合物，包括以下按重量百分比计的组成：

尼龙树脂                      58-68%；

玻璃纤维                      20-30%；

红磷阻燃剂                    6-8%；

增韧剂                        3-5%；

润滑剂                        0.3-0.8%；

抗氧剂                        0.4-0.6%。

尼龙树脂与玻璃纤维的比例控制在上述配比是最有利于尼龙材料的强度，在尼龙树脂中加入过多的玻璃纤维不利于玻璃纤维在其中的分散性，而玻璃纤维过少又会造成尼龙材料强度差。

更为优选，所述红磷阻燃尼龙组合物，包括以下按重量百分比计的组成：

尼龙树脂                      58-68%；

玻璃纤维                      20-30%；

红磷阻燃剂                    6-8%；

增韧剂                        3%；

润滑剂                        0.3-0.8%；

抗氧剂                        0.4-0.6%。

在所述尼龙树脂中添加红磷阻燃剂是为提高该组合物的阻燃性能，使其具有良好的灼热丝阻燃性能，而在其中加入增韧剂是为保证尼龙材料的韧性，但由于增韧剂的加入一定程度上影响尼龙材料的阻燃性，将红磷阻燃剂、增韧剂及尼龙树脂的含量控制在上述比例下，可使尼龙材料在具有良好的灼热丝阻燃性能下仍具有很高的韧性，满足生产需要。

一种红磷阻燃尼龙组合物的制备方法，包括以下步骤：

将已干燥的以重量百分比计的55-75%尼龙树脂；6-8%红磷阻燃剂；2-5%增韧剂；0.2-1%润滑剂；0.2-1%抗氧剂放入混料筒中混合均匀后，置于双螺杆挤出机的料斗中，并将20-35%的玻璃纤维从侧喂加入，经熔融挤出造粒，制得所述尼龙组合物。

所述双螺杆挤出机各区温度分别控制在180-280℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明在尼龙树脂中加入玻璃纤维、增韧剂并控制尼龙树脂、玻璃纤维和增韧剂的含量，使制得的红磷阻燃尼龙组合物在具有高灼热丝阻燃性能的同时能获得良好的韧性，非常适用于电子电器和通讯领域。

本发明尼龙组合物制备方法简单，无需特殊设备，适于工业化生产。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不因此将本发明限制在所述的实施例范围内。

实施例1：

将已干燥的尼龙树脂、红磷阻燃剂、润滑剂和抗氧剂按如下重量百分比称取放入混料筒中混合均匀后，置于双螺杆挤出机的料斗中，玻璃纤维从侧喂加入，双螺杆挤出机各区温度分别控制在180-280℃，经熔融挤出造粒，制备尼龙组合物。

其中，尼龙树脂、红磷阻燃剂、润滑剂和抗氧剂等以重量百分比计的配比为：

尼龙树脂                       64%；

玻璃纤维                       25%；

红磷阻燃剂                     7%；

增韧剂                         3%；

润滑剂                         0.5%；

抗氧剂                         0.5%。

原料来源：

尼龙树脂采用PA6，其是牌号为新会美达的PA612400；玻璃纤维采用牌号为泰山短纤435N；红磷阻燃剂采用四川晨光440B；增韧剂采用杜邦493D（马来酸酐接枝POE）；润滑剂采用牌号TAF；抗氧剂为抗氧剂1010。

实施例2：

将已干燥的尼龙树脂、红磷阻燃剂、润滑剂和抗氧剂按如下重量百分比称取放入混料筒中混合均匀后，置于双螺杆挤出机的料斗中，玻璃纤维从侧喂加入，双螺杆挤出机各区温度分别控制在180-280℃，经熔融挤出造粒，制备尼龙组合物。

其中，尼龙树脂、红磷阻燃剂、润滑剂和抗氧剂等以重量百分比计的配比为：

尼龙树脂                       66.1%；

玻璃纤维                       20%；

红磷阻燃剂                     8%；

增韧剂                         5%；

润滑剂                         0.3%；

抗氧剂                         0.6%。

原料来源：

尼龙树脂采用PA66，其是牌号神马的PA66EPR27；玻璃纤维采用牌号巨石长纤988A；红磷阻燃剂采用安徽桐城信得FR4140R；增韧剂为接枝EPDM，采用日之升9802；润滑剂采用牌号TAF；抗氧剂采用抗氧剂1098和抗氧剂168的混合物，两者的重量比为1：1。

实施例3：

将已干燥的尼龙树脂、红磷阻燃剂、润滑剂和抗氧剂按如下重量百分比称取放入混料筒中混合均匀后，置于双螺杆挤出机的料斗中，玻璃纤维从侧喂加入，双螺杆挤出机各区温度分别控制在180-280℃，经熔融挤出造粒，制备尼龙组合物。

其中，尼龙树脂、红磷阻燃剂、润滑剂和抗氧剂等以重量百分比计的配比为：

尼龙树脂                       59.8%；

玻璃纤维                       30%；

红磷阻燃剂                     6%；

增韧剂                         3%；

润滑剂                         0.8%；

抗氧剂                         0.4%。

原料来源：

尼龙树脂采用PA66，其是牌号神马的PA66EPR27；玻璃纤维采用牌号巨石长纤988A；红磷阻燃剂采用四川晨光440B；增韧剂为POE-g-MAH，采用能之光N409；润滑剂采用牌号硅酮粉GM100；抗氧剂采用抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，两者的重量比为1：1。

对比例1：

将已干燥的尼龙树脂、红磷阻燃剂、润滑剂和抗氧剂按如下重量百分比称取放入混料筒中混合均匀后，置于双螺杆挤出机的料斗中，玻璃纤维从侧喂加入，双螺杆挤出机各区温度分别控制在180-280℃，经熔融挤出造粒，制备尼龙组合物。

其中，尼龙树脂、红磷阻燃剂、润滑剂和抗氧剂等以重量百分比计的配比为：

尼龙树脂                       67%；

玻璃纤维                       25%；

红磷阻燃剂                     7%；

增韧剂                         0%；

润滑剂                         0.5%；

抗氧剂                         0.5%。

原料来源：

尼龙树脂采用PA6，其是牌号为新会美达的PA612400；玻璃纤维采用牌号为泰山短纤435N；红磷阻燃剂采用四川晨光440B；增韧剂采用杜邦493D（马来酸酐接枝POE）；润滑剂采用牌号TAF；抗氧剂为抗氧剂1010。

对比例2：

将已干燥的尼龙树脂、红磷阻燃剂、润滑剂和抗氧剂按如下重量百分比称取放入混料筒中混合均匀后，置于双螺杆挤出机的料斗中，玻璃纤维从侧喂加入，双螺杆挤出机各区温度分别控制在180-280℃，经熔融挤出造粒，制备尼龙组合物。

其中，尼龙树脂、红磷阻燃剂、润滑剂和抗氧剂等以重量百分比计的配比为：

尼龙树脂                       71.1%；

玻璃纤维                       20%；

红磷阻燃剂                     8%；

增韧剂                         0%；

润滑剂                         0.3%；

抗氧剂                         0.6%。

原料来源：

尼龙树脂采用PA66，其是牌号神马的PA66EPR27；玻璃纤维采用牌号巨石长纤988A；红磷阻燃剂采用安徽桐城信得FR4140R；增韧剂为接枝EPDM，采用日之升9802；润滑剂采用牌号TAF；抗氧剂为抗氧剂1098和抗氧剂168的混合物，两者的重量比为1：1。

对比例3：

将已干燥的尼龙树脂、红磷阻燃剂、润滑剂和抗氧剂按如下重量百分比称取放入混料筒中混合均匀后，置于双螺杆挤出机的料斗中，玻璃纤维从侧喂加入，双螺杆挤出机各区温度分别控制在180-280℃，经熔融挤出造粒，制备尼龙组合物。

其中，尼龙树脂、红磷阻燃剂、润滑剂和抗氧剂等以重量百分比计的配比为：

尼龙树脂                      62.8%；

玻璃纤维                      30%；

红磷阻燃剂                    6%；

增韧剂                        0%；

润滑剂                        0.8%；

抗氧剂                        0.4%。

原料来源：

尼龙树脂采用PA66，其是牌号神马的PA66EPR27；玻璃纤维采用牌号巨石长纤988A；红磷阻燃剂采用四川晨光440B；增韧剂为POE-g-MAH，采用能之光N409；润滑剂采用牌号硅酮粉GM100；抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，两者的重量比为1：1。

性能测试

将实施例1-3和对比例1-3中制备的尼龙组合物在鼓风烘箱中100-120℃条件下干燥4-6小时后，经注塑机注塑成力学、阻燃性能标准测试样条和样片，按相关标准进行测试。性能测试数据如下表1：

表1测试结果

拉伸强度按GB/T1040.2-2006标准进行测试；

弯曲强度和弯曲模量按GB/T9341-2008标准进行测试；

简支梁冲击强度按GB/T1043.1-2008标准进行测试：

灼热丝阻燃性能按GB/T5169.11-2006标准进行测试，样片为圆片，样片尺寸为：直径100±2mm，厚1.6±0.1mm。

从表1的检测结果可以明显看出，未添加增韧剂的对比例1、2、3的尼龙组合物不能通过850℃灼热丝阻燃测试，而实施例1、2、3在添加增韧剂后即可以通过850℃灼热丝阻燃测试，且冲击强度有部分提高，说明添加增韧剂可以在预期提高材料韧性的同时明显提升材料的灼热丝阻燃性能，使增韧剂获得除增韧以外的显而易见的改性效果。

Claims (10)

1.一种红磷阻燃尼龙组合物，其特征在于，包括以下按重量百分比计的组成：

尼龙树脂                       55-75%；

玻璃纤维                       15-35%；

红磷阻燃剂                     6-8%；

增韧剂                         2-5%；

润滑剂                         0.2-1%；

抗氧剂                         0.2-1%。

2.根据权利要求1所述的红磷阻燃尼龙组合物，其特征在于，所述红磷阻燃尼龙组合物，包括以下按重量百分比计的组成：

尼龙树脂                       58-68%；

玻璃纤维                       20-30%；

红磷阻燃剂                     6-8%；

增韧剂                         3-5%；

润滑剂                         0.3-0.8%；

抗氧剂                         0.4-0.6%。

3.根据权利要求2所述的红磷阻燃尼龙组合物，其特征在于，所述红磷阻燃尼龙组合物，包括以下按重量百分比计的组成：

尼龙树脂                       58-68%；

玻璃纤维                       20-30%；

红磷阻燃剂                     6-8%；

增韧剂                         3%；

润滑剂                         0.3-0.8%；

抗氧剂                         0.4-0.6%。

4.根据权利要求1或2或3所述的红磷阻燃尼龙组合物，其特征在于，所述的尼龙树脂为PA6、PA66中的一种或两种。

5.根据权利要求1或2或3所述的红磷阻燃尼龙组合物，其特征在于，所述的增韧剂为马来酸酐接枝PE、马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝POE或马来酸酐接枝EPDM。

6.根据权利要求5所述的红磷阻燃尼龙组合物，其特征在于，所述的增韧剂为马来酸酐接枝POE。

7.根据权利要求1或2或3或6所述的红磷阻燃尼龙组合物，其特征在于，所述的润滑剂为TAF或硅酮粉。

8.根据权利要求1或2或3或6所述的红磷阻燃尼龙组合物，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1098或抗氧剂168中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的红磷阻燃尼龙组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将已干燥的以重量百分比计的55-75%尼龙树脂；6-8%红磷阻燃剂；2-5%增韧剂；0.2-1%润滑剂；0.2-1%抗氧剂放入混料筒中混合均匀后，置于双螺杆挤出机的料斗中，并将20-35%的玻璃纤维从侧喂加入，经熔融挤出造粒，制得所述尼龙组合物。

10.根据权利要求9所述的红磷阻燃尼龙组合物的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机各区温度分别控制在180-280℃。