CN107286645B - 插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料及其制备方法 - Google Patents

插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料及其制备方法，材料由包括以下组分及重量份的原料制备而成：聚酰胺66‑100份，聚酰胺6 0‑50份，溴化聚苯乙烯8‑15份，相容剂5‑10份，阻燃协效剂4‑8份，玻璃纤维30‑50份，聚酮树脂30‑40份以及超高分子量聚乙烯8‑15份；制备时，按重量份将上述各组分混合，配制成混合料，将混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，控制双螺杆挤出机的转速为180‑600转/分，温度为230‑250℃，即可。与现有技术相比，本发明材料具有优良的插拔效果，插拔次数可达8000次以上，达到UL94 1.6mV0级别，能够广泛应用于插排/墙壁开关、墙壁开关等的保护门领域。

Description

插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料及其制备方法。
背景技术
插座的安全性关乎使用者的生命和财产安全，因此受到人们的高度关注。国际电工委员会颁布的IEC 60884-1:2006《家用和类似用途插头插座》及我国家用电器标准化技术委员会颁布的GB 2099.1-2008以及GB 2099.7-2015均对插头插座有关安全性能做了明确规定，以此保证插头插座在消费者使用过程中的安全性。其中，GB 2099.7-2015中明确规定插排墙壁开关必须安装具有防触电保护功能的保护门。
目前，保护门选材上趋向于阻燃增强尼龙材料，但是普通阻燃增强尼龙材料在插拔性能上明显不足，通常只能达到500次左右的插拔次数，而通常插排或墙壁开关的整个生命周期中其插拔次数可达5000次以上。现有的技术文献中，还未见有关专用于保护门的阻燃尼龙材料，更多的只是趋向于耐磨性提升，但插拔实验于材料的耐磨性并无直接关系。
申请号为201410351130.X的中国发明专利公开了一种具有高阻燃性能、高GWIT、力学性能、电学性能、抗形变性能的尼龙树脂，组分包括：尼龙20-50重量份；片状填料5-20重量份；球状填料5-20重量份；玻璃纤维10-30重量份；阻燃剂5-20重量份。其中，片状材料最优选为片云母、绢云母中的一种或组合。所述球状填料为玻璃微珠。上述专利公开的技术方案通过添加片状填料、球状填料的方式，在提升复合材料CTI性能的同时来改善其翘曲能力，但翘曲改善并不能提升复合材料的插拔性能，本发明材料的插拔性能远远高于上述专利材料。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有优良插拔效果，插拔次数可达8000次以上，达到UL94 1.6mV0级别的插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料。
本发明的另一个目的就是提供所述插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料，该材料由包括以下组分及重量份的原料制备而成：聚酰胺66 100份，聚酰胺6 0-50份，溴化聚苯乙烯8-15份，相容剂5-10份，阻燃协效剂4-8份，玻璃纤维30-50份，聚酮树脂30-40份以及超高分子量聚乙烯8-15份。
优选的，所述的材料由包括以下组分及重量份的原料制备而成：聚酰胺66 100份，聚酰胺6 30-50份，溴化聚苯乙烯8-10份，相容剂8-10份，阻燃协效剂6-8份，玻璃纤维30-40份，聚酮树脂35-40份以及超高分子量聚乙烯10-12份。
进一步优选的，所述的材料由包括以下组分及重量份的原料制备而成：聚酰胺66100份，聚酰胺6 50份，溴化聚苯乙烯8份，相容剂10份，阻燃协效剂8份，玻璃纤维40份，聚酮树脂40份以及超高分子量聚乙烯12份。
所述的聚酰胺66与聚酰胺6的熔融指数均为2-45g/10min。可选用平顶山神马公司生产的PA66EPR2.7或江苏瑞美福生产的PA6 1013B。
所述的相容剂为POE-g-MAH(马来酸酐接枝聚烯烃弹性体)与POE-g-GMA(甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚烯烃弹性体)按质量比为1:1-2混合而成。可选用南通佳易容公司生产的CMG5805和SOG-02。
所述的阻燃协效剂为偏锑酸钠，所述的玻璃纤维为无碱长玻璃纤维或无碱短切纤维。可选用浙江巨石集团生产的长玻璃纤维988A或重庆国际生产的短玻璃纤维301A。
所述的聚酮树脂的熔融指数为5-300g/10min。可选用韩国晓星公司生产的M230A。
所述的超高分子量聚乙烯的相对分子量为60万-100万，相对分子量分布为2-3。可选用日本三井公司生产的LY1040。
插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤(1)：按以下组分及重量份备料：聚酰胺66 100份，聚酰胺6 0-50份，溴化聚苯乙烯8-15份，相容剂5-10份，阻燃协效剂4-8份，玻璃纤维30-50份，聚酮树脂30-40份以及超高分子量聚乙烯8-15份；
步骤(2)：按重量份将上述各组分混合，配制成混合料，将混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，控制双螺杆挤出机的转速为180-600转/分，温度为230-250℃。
本发明材料配方中采用聚酰胺6是为了提升材料的流动性，提升加工性能，同时又一定程度上改善单独用聚酰胺66的脆性。而相容剂采用POE-g-MAH与POE-g-GMA的混合物，则主要是通过POE-g-MAH中的MAH基团用来改善聚酰胺与玻纤之间的相容性，通过POE-g-GMA中的GMA基团用来改善PK与玻纤之间的相容性。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
(1)由于采用具有超高成碳性的聚酮(PK)树脂，使制备的阻燃增强尼龙材料受热燃烧时，极易形成碳层，有效隔绝氧气，极大的降低了阻燃剂的使用量，减少阻燃剂对插拔过程中性能的影响；再者，具有高耐磨性的PK树脂的添加，在降低了插拔过程的阻力，有效的提升插拔次数；
(2)采用偏锑酸钠作为协效阻燃剂，避免了常规三氧化二锑引起的PK树脂降解，材料性能下降问题；
(3)采用60万-100万分子量的高密度聚乙烯，利用其优异的耐磨润滑特性，降低了拔插过程中的阻力和损耗，显著提升材料的拔插性能；
(4)结合PK和超高分子量材料正向加和作用，在不显著降低材料性能的前提下，有效的改善了材料的插拔性能，其插拔次数可达8000次以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
下面结合实施例详细描述本发明。
实施例1-6及对比例1-5的组分及配比见表1。
实施例1-6及对比例1-5中采用的PA66为的平顶山神马公司生产的PA66EPR2.7；
实施例1-6及对比例1-5中采用的PA6为江苏瑞美福生产的PA6 1013B；
实施例1-6及对比例1-5中采用的溴化聚苯乙烯BPS为潍坊优博化工生产的B-701；
实施例1-6及对比例1-5中采用的玻璃纤维巨石公司生产的无碱长玻纤988A。
实施例1-6及对比例1-5中采用的聚酮树脂(PK)为韩国晓星公司生产的M230A。
实施例1-6及对比例1-5中采用的阻燃协效剂偏锑酸钠为湖北永乘实业生产，三氧化二锑为云南木利锑业生产。
实施例1-6及对比例1-5中采用的相容剂为佳易容相容剂江苏有限公司生产的的CMG5805和SOG-02的1:1的共混物。
实施例1-6及对比例1-5中采用的超高分子量聚乙烯为日本三井化学生产的60-100万分子量的LY1040、韩国大韩油化生产的200-300万分子量的U030以及齐鲁石化生产的30-50万分子量的DMDY1158。
实施例具体制备方法如下：
(1)按重量配比秤取：聚酰胺66(PA66)：100份；聚酰胺6(PA6)：0-50份；溴化聚苯乙烯：8-15份；相容剂：5-10份；阻燃协效果剂：4-8份；玻璃纤维：30-50份；聚酮树脂(PK)：30-40份；超高分子量聚乙烯树脂：8-15份。
(2)将上述混好的料由双螺杆挤出机挤出并造粒，螺杆机的转速为180-600转/分，温度为230-250℃。
表1实施例1-6及对比例1-5的组分及配比
上述实施例1～6及对比例1～5制得的材料测试的物理性能、阻燃性能及插拔性能见下表2。
将上述产品在鼓风烘箱中于90℃干燥4小时后，用塑料注塑成型机注塑成标准样条；将注塑好的样条在50％的相对湿度、23℃放置至少24小时后进行性能测试，按ASTMD256方法测试材料的冲击性能和拉伸性能；按照UL94方法测试材料的1.6mm厚度下的阻燃性能。用塑料注塑机注塑成插座保护门部件，装配成标准插座后，按GB2099.7-2015方法测试保护门部件的插拔性能。
表2材料测试的物理性能、阻燃性能及插拔性能
由表2中数据可以发现，实施例1-6的阻燃性能均可达到UL94 1.6MM V0级，且拉伸强度和冲击性能趋近于普通阻燃增强PA材料(对比例1)，在同样阻燃剂添加量条件下，阻燃性能和插拔性能明显优于普通阻燃尼龙材料(对比例1)，甚至阻燃剂添加量可降低至8份(实施例3)后阻燃性能依然可达UL94 1.6mm V0级；采用偏锑酸钠作为阻燃协效剂成功解决了三氧化二锑引起的材料降解、性能下降问题(对比例2)；添加高密度聚乙烯在不改变力学和阻燃性能的条件下，材料的插拔性能明显提升(对比例3)；添加的高密度聚乙烯分子量处于60-100万时，具有良好拔插性能(对比例4、对比例5)。
本发明的插座保护门用阻燃增强尼龙材料，具有优良的插拔效果，插拔次数可达8000次以上，达到UL94 1.6mV0级别，能够广泛应用于插排/墙壁开关、墙壁开关等的保护门领域。
实施例8：
本实施例插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料，由包括以下组分及重量份的原料制备而成：聚酰胺66 100份，溴化聚苯乙烯15份，相容剂10份，阻燃协效剂8份，玻璃纤维50份，聚酮树脂40份以及超高分子量聚乙烯15份。
其中，聚酰胺66的熔融指数为2-45g/10min。相容剂为POE-g-MAH与POE-g-GMA按质量比为1:1混合而成。阻燃协效剂为偏锑酸钠，玻璃纤维为无碱短切纤维。聚酮树脂的熔融指数为5-300g/10min。超高分子量聚乙烯的相对分子量为60万-100万，相对分子量分布为2-3。
本实施例插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤(1)：按以下组分及重量份备料：聚酰胺66 100份，溴化聚苯乙烯15份，相容剂10份，阻燃协效剂8份，玻璃纤维50份，聚酮树脂40份以及超高分子量聚乙烯15份；
步骤(2)：按重量份将上述各组分混合，配制成混合料，将混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，控制双螺杆挤出机的转速为600转/分，温度为250℃。
实施例9：
本实施例插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料，由包括以下组分及重量份的原料制备而成：聚酰胺66 100份，聚酰胺6 50份，溴化聚苯乙烯14份，相容剂7份，阻燃协效剂7份，玻璃纤维46份，聚酮树脂32份以及超高分子量聚乙烯12份。
其中，聚酰胺66与聚酰胺6的熔融指数均为2-45g/10min。相容剂为POE-g-MAH与POE-g-GMA按质量比为1:2混合而成。阻燃协效剂为偏锑酸钠，玻璃纤维为无碱短切纤维。聚酮树脂的熔融指数为5-300g/10min。超高分子量聚乙烯的相对分子量为60万-100万，相对分子量分布为2-3。
本实施例插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤(1)：按以下组分及重量份备料：聚酰胺66 100份，聚酰胺6 50份，溴化聚苯乙烯14份，相容剂7份，阻燃协效剂7份，玻璃纤维46份，聚酮树脂32份以及超高分子量聚乙烯12份；
步骤(2)：按重量份将上述各组分混合，配制成混合料，将混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，控制双螺杆挤出机的转速为180转/分，温度为230℃。
实施例10：
本实施例插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料，由包括以下组分及重量份的原料制备而成：聚酰胺66 100份，聚酰胺6 12份，溴化聚苯乙烯8份，相容剂5份，阻燃协效剂4份，玻璃纤维30份，聚酮树脂30份以及超高分子量聚乙烯8份。
其中，聚酰胺66与聚酰胺6的熔融指数均为2-45g/10min。相容剂为POE-g-MAH与POE-g-GMA按质量比为1:1.5混合而成。阻燃协效剂为偏锑酸钠，玻璃纤维为无碱长玻璃纤维。聚酮树脂的熔融指数为5-300g/10min。超高分子量聚乙烯的相对分子量为60万-100万，相对分子量分布为2-3。
本实施例插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤(1)：按以下组分及重量份备料：聚酰胺66 100份，聚酰胺6 12份，溴化聚苯乙烯8份，相容剂5份，阻燃协效剂4份，玻璃纤维30份，聚酮树脂30份以及超高分子量聚乙烯8份；
步骤(2)：按重量份将上述各组分混合，配制成混合料，将混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，控制双螺杆挤出机的转速为400转/分，温度为245℃。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料，其特征在于，该材料由包括以下组分及重量份的原料制备而成：聚酰胺66 100份，聚酰胺6 0-50份，溴化聚苯乙烯8-15份，相容剂5-10份，阻燃协效剂4-8份，玻璃纤维30-50份，聚酮树脂30-40份以及超高分子量聚乙烯8-15份，所述的阻燃协效剂为偏锑酸钠。
2.根据权利要求1所述的插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料，其特征在于，该材料由包括以下组分及重量份的原料制备而成：聚酰胺66 100份，聚酰胺6 30-50份，溴化聚苯乙烯8-10份，相容剂8-10份，阻燃协效剂6-8份，玻璃纤维30-40份，聚酮树脂35-40份以及超高分子量聚乙烯10-12份。
3.根据权利要求2所述的插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料，其特征在于，该材料由包括以下组分及重量份的原料制备而成：聚酰胺66 100份，聚酰胺6 50份，溴化聚苯乙烯8份，相容剂10份，阻燃协效剂8份，玻璃纤维40份，聚酮树脂40份以及超高分子量聚乙烯12份。
4.根据权利要求1至3任一项所述的插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料，其特征在于，所述的聚酰胺66与聚酰胺6的熔融指数均为2-45g/10min。
5.根据权利要求1至3任一项所述的插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料，其特征在于，所述的相容剂为POE-g-MAH与POE-g-GMA按质量比为1:1-2混合而成。
6.根据权利要求1至3任一项所述的插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料，其特征在于，所述的阻燃协效剂为偏锑酸钠，所述的玻璃纤维为无碱长玻璃纤维或无碱短切纤维。
7.根据权利要求1至3任一项所述的插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料，其特征在于，所述的聚酮树脂的熔融指数为5-300g/10min。
8.根据权利要求1至3任一项所述的插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯的相对分子量为60万-100万，相对分子量分布为2-3。
9.如权利要求1所述的插排/墙壁开关保护门用阻燃增强尼龙材料的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤(1)：按以下组分及重量份备料：聚酰胺66 100份，聚酰胺6 0-50份，溴化聚苯乙烯8-15份，相容剂5-10份，阻燃协效剂4-8份，玻璃纤维30-50份，聚酮树脂30-40份以及超高分子量聚乙烯8-15份；
步骤(2)：按重量份将上述各组分混合，配制成混合料，将混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，控制双螺杆挤出机的转速为180-600转/分，温度为230-250℃。
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