CN118271834A - 一种无卤阻燃聚酰胺-聚苯硫醚复合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无卤阻燃聚酰胺‑聚苯硫醚复合物及其制备方法和应用。所述聚酰胺‑聚苯硫醚复合物，以重量份计，包括如下组分：聚酰胺树脂40‑75份、聚苯硫醚树脂5‑15份、玻璃纤维20‑40份、次磷酸盐8‑25份、偶联剂0.1‑1份，所述聚酰胺树脂和聚苯硫醚树脂质量比例为(5‑9)：1，本发明的聚酰胺‑聚苯硫醚复合物成功提高了无卤阻燃聚酰胺的高温电性能，并且阻燃性能与力学性能均能满足应用要求，为新能源行业往高电压和大电流方向发展提供了保障。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种无卤阻燃聚酰胺-聚苯硫醚复合物及其制备方法和应用。
背景技术
无卤阻燃聚酰胺具有优异的力学性能、电性能、低烟无毒和环保等特性，被广泛应用于电子电器、汽车和新能源等领域。虽然阻燃聚酰胺常温下电性能优异，但随着温度升高，其电性能不断下降，特别当温度超过聚酰胺的玻璃化转变温度(60-70℃)时，无卤阻燃聚酰胺的电性能将急剧下降。目前新能源行业往高电压和大电流方向发展，随之而来的工作温度也越来越高，发生高温电气击穿的现象频繁发生。因此，开发具有良好高温电性能的无卤阻燃聚酰胺越来越迫切。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种无卤阻燃聚酰胺-聚苯硫醚复合物及其制备方法和应用。
本发明提供一种无卤阻燃聚酰胺-聚苯硫醚复合物，按重量份计，包括如下组分：40-75份聚酰胺树脂，如40、45、50、55、60、65、70、75份；5-15份聚苯硫醚树脂，如5、8、10、12、15份；20-40份玻璃纤维，如20、23、25、28、30、32、35、40份；8-25份次磷酸盐，如8、10、12、15、18、20、22、25份；0.1-1份偶联剂，如0.1、0.2、0.5、0.8、1份；
所述聚酰胺树脂在组合物中的质量百分含量优选不低于33％；
其中，所述聚酰胺树脂和聚苯硫醚树脂质量比例为(5-9)：1；所述聚苯硫醚树脂为线性聚苯硫醚。聚苯硫醚不仅可以增强碳层质量，显著提高无卤阻燃聚酰胺-聚苯硫醚复合物阻燃性能，而且可以限制尼龙分子链高温下的运动活性，提高其高温介电强度；采用线性聚苯硫醚还可以显著提高材料的韧性。
进一步地，所述的聚酰胺-聚苯硫醚复合物，按重量份计，包括如下组分：
进一步地，所述次磷酸盐为次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、二异丙基次磷酸铝中的一种或多种，优选为二乙基次磷酸铝。
进一步地，所述聚酰胺树脂为PA6、PA66、PA56、PA66/6T中的一种或多种。
进一步地，所述聚苯硫醚树脂的熔融指数为200-1800g/10min，优选400-1200g/10min，如400、600、800、1000、1200g/10min，熔融指数是在316℃、5kg条件下的测试结果，所述熔融指数参照标准ISO 1133-1-2011测得。
进一步地，所述玻璃纤维选自E玻璃纤维、H玻璃纤维、S玻璃纤维、D玻璃纤维或C玻璃纤维中的一种，优选为E玻璃纤维。
进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂中的任意一种或多种，优选硅烷偶联剂，通过偶联剂可以增强聚酰胺和聚苯硫醚的界面作用，从而有助于聚苯硫醚对聚酰胺分子链运动活性的限制，提高无卤阻燃聚酰胺-聚苯硫醚复合物的高温电性能。
本发明还提供所述的聚酰胺-聚苯硫醚复合物的制备方法，包括如下步骤：
按重量份称取各组分，将所述各组分投入混合机中进行混合直至均匀，得到预混物，然后将所得预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，并挤出造粒，得到所述聚酰胺-聚苯硫醚复合物；
其中，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为250-350rpm，长径比为40-48:1，螺筒温度为200-290℃。
本发明还提供所述的聚酰胺-聚苯硫醚复合物在新能源连接器和动力电池领域中的应用。
综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：
(1)本发明的聚酰胺-聚苯硫醚复合物阻燃性能满足应用要求，垂直燃烧性能达到V-0等级；
(2)本发明的聚酰胺-聚苯硫醚复合物高温电性能良好；
(3)本发明的聚酰胺-聚苯硫醚复合物在满足高温电性能的同时可以满足力学性能的要求。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例
下面结合具体实施例和对比实施例来进一步说明本发明，以下具体实施例均为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制，特别并不局限于下述具体实施例中所使用的各组分原料的型号。
一、实施例和对比例的原料来源如下：
聚酰胺树脂#1：PA66，牌号PA66 EP1107，华峰集团；
聚酰胺树脂#2：PA56，牌号1273，凯赛生物材料有限公司；
聚酰胺树脂#3：PA6，牌号PA6 HY-2500A，海阳化纤有限公司；
聚酰胺树脂#4：PA66/6T，牌号C1204T，广垠有限公司；
聚苯硫醚树脂#1：PPS-1，牌号PPS1150C，新和成特种材料有限公司，熔融指数450g/10min；
聚苯硫醚树脂#2：PPS-2，牌号PPS1190C，新和成特种材料有限公司，熔融指数1050g/10min；
聚苯硫醚树脂#3：PPS-3，牌号PPS-Q230，山东滨化滨阳燃化有限公司，熔融指数300g/10min；
聚苯硫醚树脂#4：PPS-4，牌号PPS 34100，新和成特种材料有限公司，熔融指数1700g/10min；
聚苯硫醚树脂#5：PPS-5，牌号PPS2330C，新和成特种材料有限公司，熔融指数为150g/10min；
玻璃纤维#1：E玻璃纤维，牌号ECS10-3.0-568H，中国巨石股份有限公司；
玻璃纤维#2：S玻璃纤维，牌号S-1HM435TM，泰山玻纤纤维有限公司；
次磷酸盐#1：二乙基次磷酸铝，牌号OP1230，克莱恩有限公司；
次磷酸盐#2：次磷酸铝，牌号HT-220B，山东泰星新材料股份有限公司；
偶联剂#1：氨基硅烷偶联剂，KH 550，市售；
偶联剂#2：铝钛复合偶联剂，HW-133，浙江沸点化工有限公司。
本发明实施例和对比例的聚酰胺-聚苯硫醚复合物的制备方法，包括如下步骤：按重量份称取各组分，将所述各组分投入混合机中进行混合直至均匀，得到预混物，然后将所得预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，并挤出造粒，得到所述高CTI无卤阻燃聚酰胺复合物，其中双螺杆挤出机的螺杆转速为250-350rpm，长径比为40-48:1，螺筒温度为200-290℃。
二、各项性能测试方法
(1)阻燃性能：根据UL 94-2015的相关标准对样条进行阻燃性能测试，样品厚度为1.5mm，阻燃性能对于电气安全的意义重大，UL94阻燃等级需要达到V-0才能满足应用需求；
(2)拉伸强度：按照标准ISO 527-2-2012进行测试，拉伸速率为10mm/min；
(3)缺口冲击强度：按照ISO 180-2019进行测试；
(4)高温电性能：通过高温介电强度来表示，按照IEC 60243-1测试，升压速度2kV/s，测试温度为150℃。
表1实施例技术方案和效果(单位为重量份)
续表1实施例技术方案和效果(单位为重量份)
表2对比例技术方案和效果(单位为重量份)
由实施例1-26可知，通过本发明的方法，制备出的无卤阻燃聚酰胺-聚苯硫醚复合物具有优异的阻燃性能、力学性能和高温介电强度，其中，垂直燃烧等级均可以达到V-0级，高温介电强度可达到13.2kV/mm及以上，拉伸强度可达到116MPa及以上，缺口冲击强度可达7.4kJ/m2及以上，实现了聚酰胺-聚苯硫醚复合物在阻燃性能、力学性能以及高温介电强度之间的平衡；
由实施例3、对比例1、对比例2和对比例3可知，当不添加PPS或PPS含量较低(聚酰胺树脂与聚苯硫醚树脂的质量比大于9:1)时，无卤阻燃聚酰胺-聚苯硫醚复合物的阻燃性能达不到V-0，并且其高温介电强度差；当聚酰胺树脂与聚苯硫醚树脂质量比例小于5:1时，无卤阻燃聚酰胺-聚苯硫醚复合物的力学性能较差；
由实施例3、对比例4和对比例5可知，不添加次磷酸盐时，无卤阻燃聚酰胺-聚苯硫醚复合物的阻燃性能较差，甚至达不到V-2，当次磷酸盐含量较高时，无卤阻燃聚酰胺-聚苯硫醚复合物的力学性能较差；
由实施例3和对比例6可知，当不添加偶联剂时，无卤阻燃聚酰胺-聚苯硫醚复合物的阻燃性能、力学性能和高温介电强度都比较差，偶联剂会增强PPS与聚酰胺的相容性，以及加强阻燃剂在基体树脂中的分散；
由实施例3和对比例7可知，当添加的聚苯硫醚树脂为交联聚苯硫醚时，材料的韧性严重下降，总体性能均无法得到提升。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无卤阻燃聚酰胺-聚苯硫醚复合物，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：
其中，所述聚酰胺树脂和聚苯硫醚树脂的质量比为(5-9)：1；所述聚苯硫醚树脂为线性聚苯硫醚。
2.根据权利要求1所述的聚酰胺-聚苯硫醚复合物，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：
3.根据权利要求1或2所述的聚酰胺-聚苯硫醚复合物，其特征在于，所述次磷酸盐为次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、二异丙基次磷酸铝中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的聚酰胺-聚苯硫醚复合物，其特征在于，所述聚酰胺树脂为PA6、PA66、PA56、PA66/6T中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述的聚酰胺-聚苯硫醚复合物，其特征在于，所述聚苯硫醚树脂的熔融指数为200-1800g/10min。
6.根据权利要求1或5所述的聚酰胺-聚苯硫醚复合物，其特征在于，所述聚苯硫醚树脂的熔融指数为400-1200g/10min。
7.根据权利要求1所述的聚酰胺-聚苯硫醚复合物，其特征在于，所述玻璃纤维选自E玻璃纤维、H玻璃纤维、S玻璃纤维、D玻璃纤维或C玻璃纤维中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的聚酰胺-聚苯硫醚复合物，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂中的任意一种或多种。
9.权利要求1-8任意一项所述的聚酰胺-聚苯硫醚复合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按重量份称取各组分，将所述各组分投入混合机中进行混合直至均匀，得到预混物，然后将所得预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，并挤出造粒，得到所述聚酰胺-聚苯硫醚复合物。
10.权利要求1-8任意一项所述的聚酰胺-聚苯硫醚复合物在制备新能源连接器和动力电池材料中的应用。
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