CN104497560A - 阻燃聚酰胺组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃聚酰胺组合物及其制备方法，该阻燃聚酰胺组合物由以下质量份数配比的原料制成：聚酰胺树脂40-74份；空心玻璃纤维：10-25份；阻燃剂：10-18份；阻燃增效剂5-7份；其他助剂：1-10份。与现有技术相比，本发明阻燃聚酰胺组合物具有优异的阻燃性能，达到UL94 V-0级，而且在制备配方中加入空心玻璃纤维，能够在改善材料机械性能的同时材料的密度降低，提高了材料的介电性能，并具有良好的隔热性能和隔音降噪功能。

Description

阻燃聚酰胺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，具体的说是涉及一种阻燃聚酰胺组合物及其制备方法。
背景技术
聚酰胺(PA)又称为尼龙，是美国DuPont公司最先开发作为纤维使用的树脂，于1939年实现工业化。20世纪50年代开始开发和生产注塑制品，以取代金属满足下游工业制品轻量化、降低成本的要求。PA塑料具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维和其它填料填充增强改性，提高性能和扩大应用范围。
在塑料改性行业中，一般会使用如玻璃纤维、滑石粉、云母、碳酸钙、玻璃微珠、硅灰石等无机矿物质作为填充增强组份，通过共混改性来改善尼龙材料的刚性、耐热性、模塑收缩率、耐化学性、表面光泽度、燃烧性等性能，以满足最终塑料制品的使用要求。但是由于这些无机矿物质填料的密度往往比塑料的密度大，因此在塑料中加入矿质填料会相对增加最终产品的重量。也有研究采用空心玻璃微珠作为填料改性聚酰胺材料，以达到减轻重量的目的，但是改性后聚酰胺材料的强度和刚性等性能都远不及玻璃纤维增强聚酰胺材料。而空心玻璃纤维增强热塑性复合材料具有质轻、刚性好、介电常数低等特点。
目前常用的阻燃聚酰胺采用卤素阻燃以达到良好的阻燃效果，采用玻璃纤维增强以达到良好机械性能。聚合物在作电工绝缘材料或电容器材料使用时，要求其介电损耗越小越好。阻燃聚酰胺应用于电气零件和电子零件等时，除了要具有良好的机械性能和阻燃性能之晚，也要具有良好的介电性能，而普通的阻燃增强聚酰胺材料在这方面表现稍差。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种阻燃聚酰胺组合物及其制备方法，具有低密度以及优异的阻燃性能、力学性能、介电性能、隔热和隔音性能。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种阻燃聚酰胺组合物，由以下质量份数配比的原料制成：
作为本发明的进一步改进，所述的聚酰胺树脂为PA6、PA66中的一种或其混合物。
作为本发明的进一步改进，所述的空心玻璃纤维具有环形截面，其空心度为10％～65％，直径为10～70μm。
作为本发明的进一步改进，所述的阻燃剂为溴化聚苯乙烯，所述阻燃增效剂为三氧化二锑。
作为本发明的进一步改进，所述的其他助剂选自冲击改性剂、抗氧剂、偶联剂中的一种或者其混合物。
作为本发明的进一步改进，所述的冲击改性剂为马来酸酐接枝POE，接枝率为0.8～1.2。
作为本发明的进一步改进，所述的抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺与双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯复合物。
作为本发明的进一步改进，所述的偶联剂为含氨基的硅烷偶联剂。
本发明还提高一种上述的阻燃聚酰胺组合物的制备方法，包括以下步骤：将配方量中的聚酰胺树脂、阻燃剂、其他助剂在高速混合器中混合均匀，然后将其从双螺杆挤出机的主进料口加入该双螺杆挤出机中，同时将配方量中的空心玻璃纤维通过该双螺杆挤出机的侧进料口加入该双螺杆挤出机中，挤出并冷却、干燥、切粒。
作为本发明的进一步改进，所述的双螺杆挤出机的一区温度为210-230℃，二区温度为220-240℃，三区温度为220-240℃，四区温度为220-240℃，五区温度为230-250℃，六区温度为240-260℃，七区温度为230-250℃，八区温度为220-240℃，九区温度为200-220℃；主机转速为250-350转/分钟。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明阻燃聚酰胺组合物具有优异的阻燃性能，达到UL94V-0级，而且在制备配方中加入空心玻璃纤维，能够在改善材料机械性能的同时材料的密度降低，提高了材料的介电性能，并具有良好的隔热性能和隔音降噪功能。
具体实施方式
下面结合实施例与对比例，对本发明作进一步说明。但本发明的保护范围不限于下述实施例，即但凡以本发明申请专利范围及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖范围之内。
以下实施例和对比例中，聚酰胺树脂选自PA6、PA66的一种或多种的混合物，如PA6可选择古比雪夫氮工程塑料有限公司生产和销售的VOLGAMID25、VOLGAMID27，PA66可选择河南神马尼龙化工有限责任公司生产的EPR27和美国首诺公司生产和销售的50BWFS等；空心玻璃纤维选用美国OCF玻纤公司的Hollex S-2高强空心玻璃纤维；溴化聚苯乙烯选用巴斯夫的FR-1718；三氧化二锑由湖南闪星锑业生产；玻璃纤维选用巨石集团生产的ECS11-4.5-560A；空心玻璃微珠，牌号S32，美国3M公司生产；马来酸酐接枝POE选自海尔科化生产的KHEP－680C3；抗氧剂选用汽巴公司生产和销售的IRGANOX1098和美国雅宝公司生产和销售的AT-626；偶联剂选用市售的牌号为KH550的氨基硅烷偶联剂。
实施例1：
称取32KG PA6VOLGAMID25、30KG PA6650BWFS、10KG空心玻璃纤维、18KG溴化聚苯乙烯、5KG三氧化二锑、3KG马来酸酐接枝POE、1KG偶联剂、0.7KG抗氧剂1098、0.3KG抗氧剂AT-626。将上述PA6、PA66、溴化聚苯乙烯、三氧化二锑、马来酸酐接枝POE、抗氧剂、偶联剂在高速混合器中混合均匀；然后将混合物料从主进料口加入双螺杆挤出机中，将空心玻璃纤维在通过侧进料口加入双螺杆挤出机中，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度245℃，八区温度235℃，九区温度220℃；主机转速290转/分钟。
实施例2：
称取37KG PA6VOLGAMID25、10KG PA6650BWFS、25KG空心玻璃纤维、15KG溴化聚苯乙烯、6KG三氧化二锑、3KG马来酸酐接枝POE、0.5KG抗氧剂1098、0.5KG抗氧剂AT-626，3KG偶联剂。将上述PA6、PA66、溴化聚苯乙烯、三氧化二锑、马来酸酐接枝POE、抗氧剂、偶联剂在高速混合器中混合均匀；然后将混合物料从主进料口加入双螺杆挤出机中，将空心玻璃纤维在通过侧进料口加入双螺杆挤出机中，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度245℃，八区温度235℃，九区温度220℃；主机转速350转/分钟。
实施例3：
称取43KG PA6VOLGAMID27、25KG空心玻璃纤维、15KG溴化聚苯乙烯、7KG三氧化二锑、5KG马来酸酐接枝POE、0.5KG抗氧剂1098、0.5KG抗氧剂AT-626，4KG偶联剂。将上述PA6、溴化聚苯乙烯、三氧化二锑、马来酸酐接枝POE、抗氧剂、偶联剂等在高速混合器中混合均匀；然后将混合物料从主进料口加入双螺杆挤出机中，将空心玻璃纤维在通过侧进料口加入双螺杆挤出机中，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度245℃，八区温度235℃，九区温度220℃；主机转速330转/分钟。
实施例4：
称取66KG PA66EPR27、10KG空心玻璃纤维、18KG溴化聚苯乙烯、5KG三氧化二锑、0.5KG抗氧剂1098、0.5KG抗氧剂AT-626。将上述PA66、溴化聚苯乙烯、三氧化二锑、抗氧剂等在高速混合器中混合均匀；然后将混合物料从主进料口加入双螺杆挤出机中，将空心玻璃纤维在通过侧进料口加入双螺杆挤出机中，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度245℃，八区温度235℃，九区温度220℃；主机转速300转/分钟。
实施例5：
称取49KG PA6VOLGAMID25、15KG空心玻璃纤维、10KG溴化聚苯乙烯、7KG三氧化二锑、5KG马来酸酐接枝POE、0.5KG抗氧剂1098、0.5KG抗氧剂AT-626，4KG偶联剂。将上述PA、溴化聚苯乙烯、三氧化二锑、马来酸酐接枝POE、抗氧剂、偶联剂等在高速混合器中混合均匀；然后将混合物料从主进料口加入双螺杆挤出机中，将空心玻璃纤维在通过侧进料口加入双螺杆挤出机中，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度245℃，八区温度235℃，九区温度220℃；双螺杆挤出机的主机转速300转/分钟。
对比例1：
称取49KG PA6VOLGAMID25、15KG玻璃纤维、19KG溴化聚苯乙烯、7KG三氧化二锑、5KG马来酸酐接枝POE、0.5KG抗氧剂1098、0.5KG抗氧剂AT-626，4KG偶联剂。将上述PA、溴化聚苯乙烯、三氧化二锑、马来酸酐接枝POE、抗氧剂、偶联剂等在高速混合器中混合均匀；然后将混合物料从主进料口加入双螺杆挤出机中，将空心玻璃纤维在通过侧进料口加入双螺杆挤出机中，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度245℃，八区温度235℃，九区温度220℃；主机转速300转/分钟。
将制备好的粒料放入鼓风烘箱中，在120℃条件下烘干4h，然后将干燥好的粒料在注射成型机中注射成型样条。注射成型模具温度为90℃。本发明所得聚酰胺组合物的性能测试标准如表1所示。
以上实施例1～5及对比例所制得的聚酰胺组合物的物性参数见表2。
从表2可以看出，本发明阻燃聚酰胺组合物具有优异的阻燃性能，达到UL94V-0级，而且比普通无碱玻璃纤维增强阻燃聚酰胺材料密度明显降低，并保持良好的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量等力学性能。同时，本发明阻燃聚酰胺组合物还具有良好的介电性能、隔热性能和隔音降噪功能。本发明的阻燃聚酰胺组合物可以广泛应用于电子电气领域。
表1 材料物理机械性能的测试项目及对应的测试方法
测试项目 测试方法及条件
密度 ISO 1183
拉伸强度 ISO 527(速度10mm/min)
弯曲强度 ISO 178(速度10mm/min)
弯曲模量 ISO 178(速度10mm/min)
简支梁缺口冲击强度 ISO 180
热变形温度 ISO 75
介电强度 IEC 60243
导热系数 ISO 8302
阻燃性能 UL 94
表2 聚酰胺组合物的物性参数

Claims (10)

1.一种阻燃聚酰胺组合物，其特征在于：由以下质量份数配比的原料制成：
2.根据权利要求1所述的阻燃聚酰胺组合物，其特征在于：所述的聚酰胺树脂为PA6、PA66中的一种或其混合物。
3.根据权利要求1所述的阻燃聚酰胺组合物，其特征在于：所述的空心玻璃纤维具有环形截面，其空心度为10％～65％，直径为10～70μm。
4.根据权利要求1所述的阻燃聚酰胺组合物，其特征在于：所述的阻燃剂为溴化聚苯乙烯，所述阻燃增效剂为三氧化二锑。
5.根据权利要求1所述的阻燃聚酰胺组合物，其特征在于：所述的其他助剂选自冲击改性剂、抗氧剂、偶联剂中的一种或者其混合物。
6.根据权利要求5所述的阻燃聚酰胺组合物，其特征在于：所述的冲击改性剂为马来酸酐接枝POE，接枝率为0.8～1.2。
7.根据权利要求5所述的阻燃聚酰胺组合物，其特征在于：所述的抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺与双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯复合物。
8.根据权利要求5所述的阻燃聚酰胺组合物，其特征在于：所述的偶联剂为含氨基的硅烷偶联剂。
9.一种根据权利要求1至8中任一项所述的阻燃聚酰胺组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将配方量中的聚酰胺树脂、阻燃剂、其他助剂在高速混合器中混合均匀，然后将其从双螺杆挤出机的主进料口加入该双螺杆挤出机中，同时将配方量中的空心玻璃纤维通过该双螺杆挤出机的侧进料口加入该双螺杆挤出机中，挤出并冷却、干燥、切粒。
10.根据权利要求9所述的阻燃聚酰胺组合物的制备方法，其特征在于：所述的双螺杆挤出机的一区温度为210-230℃，二区温度为220-240℃，三区温度为220-240℃，四区温度为220-240℃，五区温度为230-250℃，六区温度为240-260℃，七区温度为230-250℃，八区温度为220-240℃，九区温度为200-220℃；主机转速为250-350转/分钟。
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