CN105238039A - 无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料及其制造方法，该尼龙6复合材料包括以下质量百分比的原料：不锈钢纤维15～20％；无卤阻燃剂15～25％；抗氧剂0.2～0.6％；以及润滑剂0.1～0.5％；余量为尼龙6树脂。本发明采用尼龙6作为基体，制备无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料，具有很好的阻燃性，阻燃等级可达到UL94-1.6mm-V0，体积电阻率可达到10-2Ω·cm，电磁屏蔽效能优异，可以用于永久抗静电或电磁屏蔽材料。

Description

无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及改性塑料技术领域，尤其涉及一种无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料及其制造方法。
背景技术
目前的一些导电尼龙复合材料中，使用的导电剂一般为不锈钢纤维、导电炭黑、导电氧化锌或导电氧化锡，上述的导电剂的导电性有限，难以满足复合材料导电性能的进一步提升。而通过研究发现，在尼龙6基体中添加不锈钢纤维制备的导电尼龙6复合材料既具有高分子材料优异的性能又具有优异的导电性，可以用作永久抗静电或电磁屏蔽材料，但是由于阻燃性的欠缺使其不能被应用于防火要求严格的场所。此外，对环境污染严重的含卤阻燃体系，不能满足对环境保护的需要，因此，环境友好型的无卤阻燃的导电复合材料是目前研究的趋势。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有上述缺陷，提供一种对环境友好，阻燃性能、导电性能及电磁屏蔽效能优异的无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料及其制造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料，包括以下质量百分比的原料：
余量为尼龙6树脂。
优选地，所述不锈钢纤维的直径为6～15μm，丝束为2～8K。
优选地，所述不锈钢纤维材质为304、304H、302或316L。
优选地，所述不锈钢纤维为经过上浆剂表面处理的不锈钢纤维。
优选地，所述无卤阻燃剂包括含磷阻燃剂和含氮阻燃剂。
在质量百分比为15～25％的所述无卤阻燃剂中，所述含磷阻燃剂和含氮阻燃剂的质量百分比分别为5～20％。
优选地，所述含磷阻燃剂为次磷酸盐、二乙基次膦酸盐阻燃剂中的一种或多种。
优选地，所述含氮阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐阻燃剂中的一种或多种。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1098按1:1～3:1的质量比复配而成。
优选地，所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯及硅酮中的一种或多种。
本发明还提供一种无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料的制造方法，包括以下步骤：
S1、按质量百分比称取以下原料：无卤阻燃剂、抗氧剂以及润滑剂，将适量的尼龙6树脂干燥待用；
S2、将步骤S1中各原料预混合，投入到螺杆挤出机的喂料***中，熔融共混形成熔体；
S3、将不锈钢纤维放置在所述螺杆挤出机的挤出机头处，将所述熔体从所述挤出机头挤出并包覆在所述不锈钢纤维上，通过控制牵引机牵引所述不锈钢纤维的牵引速度来控制所述不锈钢纤维和熔体的质量百分比。
优选地，所述螺杆挤出机的工作温度为220～240℃。
优选地，所述步骤S3中，所述挤出机头处设置有包覆模具，所述不锈钢纤维和所述牵引机分别位于所述包覆模具两侧，所述不锈钢纤维受所述牵引机牵引穿过所述包覆模具，所述熔体从挤出机头处挤出到所述包覆模具中并包覆在所述不锈钢纤维上。
实施本发明具有以下有益效果：本发明采用尼龙6作为基体，制备无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料，具有很好的阻燃性，阻燃等级可达到UL94-1.6mm-V0，体积电阻率可达到10-2Ω·cm，电磁屏蔽效能优异，可以用于永久抗静电或电磁屏蔽材料。
具体实施方式
本发明的无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料，包括以下质量百分比的原料：
余量为尼龙6树脂。
其中，尼龙6树脂作为基体树脂，与阻燃剂、抗氧剂及润滑剂等加工助剂可共混受热熔融为熔体，用于包覆到不锈钢纤维外以制得不锈钢纤维且具有电磁屏蔽性能的尼龙6复合材料。
优选地，不锈钢纤维为经过上浆剂表面处理的不锈钢纤维。该不锈钢纤维的直径为6～15μm，丝束为2～8K(3000～8000)。不锈钢纤维材质可以为304、304H、302或316L。
无卤阻燃剂包括含磷阻燃剂和含氮阻燃剂，起到阻燃作用且无卤，对环境友好，从而扩大了不锈钢纤维电磁屏蔽尼龙6复合材料的应用场合。在复合材料中，含磷阻燃剂的质量百分比分别为5～20％，含氮阻燃剂的质量百分比也为5～20％，两者相配合适当增减，使得质量百分比之和为15～25％。
优选地，含磷阻燃剂为次磷酸盐、二乙基次膦酸盐阻燃剂中的一种或多种。含氮阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐阻燃剂中的一种或多种。
抗氧剂采用抗氧剂168和抗氧剂1098按1:1～3:1的重量比复配而成，可防止尼龙在加工过程的热氧化降解，使复合材料的成型加工能够顺利进行。
润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)及硅酮中的一种或多种。
上述的无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料可采用短切法或包覆法制得。
本发明的无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料一实施例的制造方法，可包括以下步骤：
S1、按质量百分比称取以下原料：含磷阻燃剂、含氮阻燃剂、抗氧剂以及润滑剂，将适量的尼龙6树脂干燥待用。
S2、将步骤S1中各原料预混合，投入到螺杆挤出机的喂料***中，熔融共混形成熔体。
S3、将不锈钢纤维放置在螺杆挤出机的挤出机头处，将熔体从挤出机头挤出并包覆在不锈钢纤维上，通过控制牵引机牵引不锈钢纤维的牵引速度来控制不锈钢纤维和熔体的质量百分比，使得不锈钢纤维在制得的复合材料中所占质量百分比为15～25％。
其中，螺杆挤出机的工作温度为220～240℃。具体地，螺杆挤出机采用双螺杆挤出机，其一区到九区的温度设置为220～240℃。在步骤S3中，挤出机头处设置有包覆模具，不锈钢纤维和牵引机分别位于包覆模具两侧，不锈钢纤维受牵引机牵引穿过包覆模具，熔体从挤出机头处挤出到该包覆模具中并包覆在不锈钢纤维上。
螺杆挤出机工作时，其喂料速度和螺杆转速以预设速度值进行，从而熔体以一定流出速度从挤出机头挤出，不锈钢纤维所占质量百分比主要通过控制牵引速度来控制。牵引速度由牵引机实现；其中，牵引机牵引已经包覆上熔体的不锈钢纤维，通过牵引快慢控制熔体在不锈钢纤维上的包覆层的薄厚，从而控制不锈钢纤维和熔体的质量百分比。
下面以具体实施例来对本发明作进一步说明。
实施例1
将适量尼龙6树脂于鼓风干燥箱中100℃下干燥4～6小时，按质量百分比称取无卤阻燃剂15％、抗氧剂0.6％、润滑剂0.1％，将上述各原料预混后加入螺杆挤出机的喂料***，经螺杆挤出机熔融共混、挤出并通过机头处的包覆模具对连续不锈钢纤维进行包覆，螺杆挤出机一区到九区的温度设置为220～240℃，通过控制牵引机的牵引速度来控制不锈钢纤维含量为15％，切粒后即得无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料颗粒。
实施例2
将适量尼龙6树脂于鼓风干燥箱中100℃下干燥4～6小时，按质量百分比称取无卤阻燃剂20％、抗氧剂0.3％、润滑剂0.5％，将上述各原料预混后加入螺杆挤出机的喂料***，经螺杆挤出机熔融共混、挤出并通过机头处的包覆模具对连续碳纤维进行包覆，螺杆挤出机一区到九区的温度设置为220～240℃，通过控制牵引机的牵引速度来控制不锈钢纤维含量为18％，切粒后即得无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料颗粒。
实施例3
将适量尼龙6树脂于鼓风干燥箱中100℃下干燥4～6小时，按质量百分比称取无卤阻燃剂23％、抗氧剂0.3％、润滑剂0.4％，将上述各原料预混后加入螺杆挤出机的喂料***，经螺杆挤出机熔融共混、挤出并通过机头处的包覆模具对连续不锈钢纤维进行包覆，螺杆挤出机一区到九区的温度设置为220～240℃，通过控制牵引机的牵引速度来控制碳纤维含量为19％，切粒后即得无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料颗粒。
实施例4
将适量尼龙6树脂于鼓风干燥箱中100℃下干燥4～6小时，按质量百分比称取无卤阻燃剂25％、抗氧剂0.2％、润滑剂0.5％，将上述各原料预混后加入螺杆挤出机的喂料***，经螺杆挤出机熔融共混、挤出并通过机头处安装的包覆模具对连续不锈钢纤维进行包覆，螺杆挤出机一区到九区的温度设置为220～240℃，通过控制牵引机的牵引速度来控制碳纤维含量为20％，冷却切粒后即得无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料颗粒。
上述各实施例制备的无卤阻燃电磁屏蔽尼龙6复合材料的体积电阻率参照IEC9003，利用四探针测试仪进行测试；试样阻燃性能利用垂直燃烧测试仪，参照UL94标准进行测试；屏蔽效能测试参照MIL-DTL-83528C进行测试。各项性能测试数据见下表1。
表1.各实施例的测试结果
从上表可知，本发明中无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料具有良好的阻燃性能、优异的导电性能以及电磁屏蔽效能。
另外，本发明的无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料，其各原料质量百分比不限于上述实施例1-4，各原料还可取对应范围内的其它质量百分比，制得的无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料同样具有良好阻燃性能、优异导电性能以及电磁屏蔽效能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料，其特征在于，包括以下质量百分比的原料：
不锈钢纤维15~20%；
无卤阻燃剂15~25%；
抗氧剂0.2~0.6%；以及
润滑剂0.1~0.5%；
余量为尼龙6树脂。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料，其特征在于，所述不锈钢纤维的直径为6~15μm，丝束为2~8K。
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料，其特征在于，所述不锈钢纤维材质为304、304H、302或316L。
4.根据权利要求1所述的无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料，其特征在于，所述不锈钢纤维为经过上浆剂表面处理的不锈钢纤维。
5.根据权利要求1所述的无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料，其特征在于，所述无卤阻燃剂包括含磷阻燃剂和含氮阻燃剂；
在质量百分比为15~25%的所述无卤阻燃剂中，所述含磷阻燃剂和含氮阻燃剂的质量百分比分别为5~20%。
6.根据权利要求5所述的无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料，其特征在于，所述含磷阻燃剂为次磷酸盐、二乙基次膦酸盐阻燃剂中的一种或多种；
所述含氮阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐阻燃剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1098按1:1~3:1的质量比复配而成。
8.根据权利要求1所述的无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料，其特征在于，所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯及硅酮中的一种或多种。
9.一种权利要求1-8任一项所述的无卤阻燃的电磁屏蔽尼龙6复合材料的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按质量百分比称取以下原料：无卤阻燃剂、抗氧剂以及润滑剂，将适量的尼龙6树脂干燥待用；
S2、将步骤S1中各原料预混合，投入到螺杆挤出机的喂料***中，熔融共混形成熔体；
S3、将不锈钢纤维放置在所述螺杆挤出机的挤出机头处，将所述熔体从所述挤出机头挤出并包覆在所述不锈钢纤维上，通过控制牵引机牵引所述不锈钢纤维的牵引速度来控制所述不锈钢纤维和熔体的质量百分比。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述螺杆挤出机的工作温度为220~240℃；
所述步骤S3中，所述挤出机头处设置有包覆模具，所述不锈钢纤维和所述牵引机分别位于所述包覆模具两侧，所述不锈钢纤维受所述牵引机牵引穿过所述包覆模具，所述熔体从挤出机头处挤出到所述包覆模具中并包覆在所述不锈钢纤维上。
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