CN104448803B - 无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料，本发明采用尼龙6作为基体树脂，以SMA作为相容剂，该相容剂增强了基体树脂与纤维之间的结合力，并采用一步法制备无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料，即将连续的纤维通过浸渍模具完成基体树脂对纤维的浸渍，然后在包覆模具中完成带有无卤阻燃剂的基体熔体在浸渍料条上的包覆，然后进行冷却、牵引、最后通过切粒机切成所需长度，这样的生产工艺简单，而且制得的产品力学性能优异，环保型好，并解决了玻纤增强尼龙时易出现的“浮纤”现象。

Description

无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是一种无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料及其制备方法。
背景技术
尼龙6是一种广泛应用于汽车、电子、装饰等行业的工程塑料。由于其特殊的化学结构，纯尼龙6在燃烧过程中可以产生大量的熔滴带走热量和物质，因而其本身在燃烧过程中具备一定的自熄性能。但是这种自熄作用在尼龙6复合材料中并未出现，并且在增强型的尼龙6复合材料中熔滴自熄机理会由于‘烛芯效应’对阻燃丧失作用。因此需要对其进行阻燃改性；当今社会，人们的安全意识提高，以及国家的环保理念不断加强，因此，使用无卤阻燃剂制备阻燃材料是非常重要的课题。由于人们对产品质量的要求越来越高，普通的短纤维增强尼龙6材料的性能不能满足要求，且会产生“浮纤”现象，长纤维增强尼龙6具有高强度、高模量、高热稳定性等优异的性能可以满足人们对高性能追求，在制备阻燃长纤维增强热塑性复合材料时，传统的方法为两步法(即：首先分别制备阻燃母粒和长纤维增强母粒，然后混合均匀进行注塑)。
发明内容
本发明的目的是：提供一种高性能无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料及其制备方法，它解决了尼龙6易于燃烧的问题，并且有效提高了产品的力学性能，环保效果好，同时解决了玻璃纤维增强尼龙6的“浮纤”现象，且制备方法简单易行，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料，按质量份数计算，包括80-100份尼龙6、40-50份纤维、8-12份相容剂、0.8-1.2份抗氧剂、25-35份无卤阻燃剂、8-12份协效剂、17-22份成炭剂以及1-3份分散剂。
所述的纤维为苎麻纤维、黄麻纤维、亚麻纤维、***纤维、玻璃纤维、洋麻纤维、剑麻纤维或竹纤维中的一种或几种的任意组合。
所述的相容剂为苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物。
所述的无卤阻燃剂为苯基次膦酸铝。
所述的协效剂为季磷盐插层蒙脱土。
所述的硅改性酚醛成炭剂，所述的分散剂为季戊四醇硬脂酸酯。
无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料的制备方法，分别取45-55份尼龙6及4-6份相容剂干燥备用，将上述干燥后的尼龙6及相容剂、0.4-0.6份抗氧剂混合均匀，然后进行共混挤出，加工温度为150-200℃，将熔体通过浸渍流道对40-50份纤维进行浸渍，获得纤维浸渍料条；再取35-45份尼龙6、25-35份无卤阻燃剂、8-12份协效剂、17-22份成炭剂、1-3份分散剂及4-6份相容剂进行干燥，将上述干燥后的物料与0.4-0.6份抗氧剂进行混合，将物料混合均匀后加入挤出机中，在挤出时将熔融的混合物料包覆在纤维浸渍料条上，冷却后切粒成8～12mm的颗粒，获得无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料。
所述的干燥温度为60-80℃，干燥时间为5-8h。
本发明中，浸渍流道以及将熔融的混合物料包覆在纤维浸渍料条上所采用的设备，均为申请人在先申请的申请号为“201110453139.8”的发明专利申请中公开的装置，即实现连续长玻纤挤出的装置。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明采用尼龙6作为基体树脂，以SMA作为相容剂，该相容剂增强了基体树脂与纤维之间的结合力，并采用一步法制备无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料，即将连续的纤维通过浸渍模具完成基体树脂对纤维的浸渍，然后在包覆模具中完成带有无卤阻燃剂的基体熔体在浸渍料条上的包覆，然后进行冷却、牵引、最后通过切粒机切成所需长度，与现有的两步法相比，这样的方式不仅工艺简单，而且制得的产品力学性能优异，环保型好，并解决了玻纤增强尼龙时易出现的“浮纤”现象。本发明简单易行、材料来源广泛、成本低廉，使用效果好。
附图说明
附图1为本发明的流程图。
具体实施方式
本发明的实施例1：无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料，按质量份数计算，包括90份尼龙6、45份纤维、10份相容剂、1份抗氧剂、30份无卤阻燃剂、10份协效剂、20份成炭剂以及2份分散剂；所述的纤维为玻璃纤维；所述的相容剂为苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物；所述的无卤阻燃剂为苯基次膦酸铝；所述的协效剂为季磷盐插层蒙脱土；所述的硅改性酚醛成炭剂，所述的分散剂为季戊四醇硬脂酸酯。
无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料的制备方法，分别取40份尼龙6及5份相容剂干燥备用，将上述干燥后的尼龙6及相容剂、0.5份抗氧剂混合均匀，然后进行共混挤出，加工温度为180℃，将熔体通过浸渍流道对45份纤维进行浸渍，获得纤维浸渍料条；再取40份尼龙6、30份无卤阻燃剂、10份协效剂、20份成炭剂、2份分散剂及5份相容剂进行干燥，将上述干燥后的物料与0.5份抗氧剂进行混合，将物料混合均匀后加入挤出机中，在挤出时将熔融的混合物料包覆在纤维浸渍料条上，冷却后切粒成8～12mm的颗粒，获得无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料；所述的干燥温度为70℃，干燥时间为6h。
本发明的实施例2：无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料，按质量份数计算，包括80份尼龙6、50份纤维、12份相容剂、0.8份抗氧剂、25份无卤阻燃剂、12份协效剂、22份成炭剂以及1份分散剂；所述的纤维为苎麻纤维；所述的相容剂为苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物；所述的无卤阻燃剂为苯基次膦酸铝；所述的协效剂为季磷盐插层蒙脱土；所述的硅改性酚醛成炭剂，所述的分散剂为季戊四醇硬脂酸酯。
无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料的制备方法，分别取45份尼龙6及6份相容剂干燥备用，将上述干燥后的尼龙6及相容剂、0.4份抗氧剂混合均匀，然后进行共混挤出，加工温度为150℃，将熔体通过浸渍流道对50份纤维进行浸渍，获得纤维浸渍料条；再取35份尼龙6、25份无卤阻燃剂、12份协效剂、22份成炭剂、1份分散剂及6份相容剂进行干燥，将上述干燥后的物料与0.4份抗氧剂进行混合，将物料混合均匀后加入挤出机中，在挤出时将熔融的混合物料包覆在纤维浸渍料条上，冷却后切粒成8～12mm的颗粒，获得无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料；所述的干燥温度为60℃，干燥时间为8h。
本发明的实施例3：无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料，按质量份数计算，包括100份尼龙6、40份纤维、8份相容剂、1.2份抗氧剂、35份无卤阻燃剂、8份协效剂、17份成炭剂以及3份分散剂；所述的纤维为竹纤维；所述的相容剂为苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物；所述的无卤阻燃剂为苯基次膦酸铝；所述的协效剂为季磷盐插层蒙脱土；所述的硅改性酚醛成炭剂，所述的分散剂为季戊四醇硬脂酸酯。
无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料的制备方法，分别取55份尼龙6及4份相容剂干燥备用，将上述干燥后的尼龙6及相容剂、0.6份抗氧剂混合均匀，然后进行共混挤出，加工温度为200℃，将熔体通过浸渍流道对40份纤维进行浸渍，获得纤维浸渍料条；再取45份尼龙6、35份无卤阻燃剂、8份协效剂、17份成炭剂、3份分散剂及4份相容剂进行干燥，将上述干燥后的物料与0.6份抗氧剂进行混合，将物料混合均匀后加入挤出机中，在挤出时将熔融的混合物料包覆在纤维浸渍料条上，冷却后切粒成8～12mm的颗粒，获得无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料；所述的干燥温度为80℃，干燥时间为5h。
上述实施例中，尼龙6的牌号为4042D；增韧剂的牌号为WB271；玻璃纤维的牌号为ER4301H；相容剂的牌号为1013B；抗氧剂的牌号为AS4500；抗氧剂为168或1098。
主要性能测试：生产出的产品按照标准制成标准测试样条，进行各项测试，其性能测试结果如表1所示。
表1
测试项目 实施例一 实施例二 实施例三
拉伸强度(MPa) 180 195 171
悬臂梁缺口冲击强度(KJ/M2) 26.6 29.3 24.1
弯曲强度(MPa) 247 260 238
阻燃性能(UL94) V0 V0 V0
成型难易程度 易 易 易
表面质量 无花纹 无花纹 无花纹
根据表1可以得知，采用本发明的技术方案所制备得到的样品，与常规的尼龙6材料相比，其性能好，强度高，解决了短纤增强尼龙6复合材料的“浮纤”现象，且阻燃性能优异。

Claims (5)

1.一种无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于：按质量份数计算，包括80-100份尼龙6、40-50份纤维、8-12份相容剂、0.8-1.2份抗氧剂、25-35份无卤阻燃剂、8-12份协效剂、17-22份成炭剂以及1-3份分散剂，其制备方法是：分别取45-55份尼龙6及4-6份相容剂干燥备用，将上述干燥后的尼龙6及相容剂、0.4-0.6份抗氧剂混合均匀，然后进行共混挤出，加工温度为150-200℃，将熔体通过浸渍流道对40-50份纤维进行浸渍，获得纤维浸渍料条；再取35-45份尼龙6、25-35份无卤阻燃剂、8-12份协效剂、17-22份成炭剂、1-3份分散剂及4-6份相容剂进行干燥，将上述干燥后的物料与0.4-0.6份抗氧剂进行混合，将物料混合均匀后加入挤出机中，在挤出时将熔融的混合物料包覆在纤维浸渍料条上，冷却后切粒成8～12mm的颗粒，获得无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料；所述的无卤阻燃剂为苯基次膦酸铝；所述的协效剂为季磷盐插层蒙脱土；所述的成炭剂为硅改性酚醛成炭剂，所述的分散剂为季戊四醇硬脂酸酯。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于：所述的纤维为苎麻纤维、黄麻纤维、亚麻纤维、***纤维、玻璃纤维、洋麻纤维、剑麻纤维或竹纤维中的一种或几种的任意组合。
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于：所述的相容剂为苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物。
4.一种如权利要求1所述的无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料的制备方法，其特征在于：分别取45-55份尼龙6及4-6份相容剂干燥备用，将上述干燥后的尼龙6及相容剂、0.4-0.6份抗氧剂混合均匀，然后进行共混挤出，加工温度为150-200℃，将熔体通过浸渍流道对40-50份纤维进行浸渍，获得纤维浸渍料条；再取35-45份尼龙6、25-35份无卤阻燃剂、8-12份协效剂、17-22份成炭剂、1-3份分散剂及4-6份相容剂进行干燥，将上述干燥后的物料与0.4-0.6份抗氧剂进行混合，将物料混合均匀后加入挤出机中，在挤出时将熔融的混合物料包覆在纤维浸渍料条上，冷却后切粒成8～12mm的颗粒，获得无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料。
5.根据权利要求4所述的无卤阻燃长纤维增强尼龙6复合材料的制备方法，其特征在于：干燥温度为60-80℃，干燥时间为5-8h。
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