一种掺杂纳米SiO2的复合型EVA/PA6合金阻燃材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种掺杂纳米SiO2的复合型EVA/PA6合金阻燃材料及其制备方法，掺杂纳米SiO2的复合型EVA/PA6合金阻燃材料主要包括乙烯‑醋酸乙烯酯、尼龙、膨胀阻燃剂、纳米二氧化硅，本发明专利技术将纳米二氧化硅进行改性，将改性后的纳米二氧化硅与EVA、PA6、膨胀阻燃剂预先混合均匀后，熔融共混造粒制得，本发明专利技术通过将改性后的纳米二氧化硅添加到聚合物中，改性后的纳米二氧化硅与膨胀阻燃剂起到协同增效阻燃的效果，燃烧无烟滴，使烟释放量大大减少。

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂纳米SiO2的复合型EVA/PA6合金阻燃材料及其制备方法
本专利技术涉及阻燃材料
，具体的说是一种掺杂纳米SiO2的复合型EVA/PA6合金阻燃材料及其制备方法。
技术介绍
乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)是由乙烯和醋酸乙烯酯根据不同的比例共聚而成，EVA具有良好的弹性、柔韧性、粘接性、低温韧性、耐应力开裂性、耐候性和耐化学药品性等，虽然EVA韧性较好，同时也降低了EVA材料的拉伸强度、硬度、刚性等，导致其机械强度较低、不耐磨，这限制了其进一步的应用，利用现有的聚合物进行共混，可使不同聚合物的性能优势互补，使原聚合物获得性能改进，从而提高材料某一方面的性能，尼龙6(PA6)是一种性能优异的热塑性工程塑料,它具有优良的力学性能、较好的电性能以及耐磨、耐油、耐溶剂、自润滑、耐腐蚀和良好的加工性能等，但存在干态和低温条件下的冲击性能较差、吸水性较大等缺点，将EVA与PA6熔融共混制备EVA/PA6合金，该合金即可保留EVA良好的韧性、耐候性、耐化学药品性等，又具有一定的力学强度和耐磨性，从而可扩大EVA材料的应用范围和应用领域；但是，EVA、PA6属于易燃高分子材料，随着国家对阻燃、环保、安全等方面的要求越来越高，EVA/PA6合金材料的阻燃改性就成为其广泛应用迫切需要解决的课题，通常可采用添加阻燃剂来对EVA/PA6合金进行阻燃改性；常见的添加型阻燃剂可分为卤系阻燃剂和无卤阻燃剂，卤系阻燃剂有良好的阻燃效果，但其阻燃的同时，会放出大量的有毒有害气体(如HC1，HBr等)，卤化氢气体易吸收空气中的水分形成氢卤酸，具有很强的腐蚀作用，造成二次公害，产生大量的烟雾；对加工设备也有严重的腐蚀性，因此，卤系阻燃剂被无卤阻燃剂取代或代替已成为阻燃届的共识；在无卤阻燃剂中，聚磷酸铵(APP)是应用较广泛的无机磷酸盐阻燃剂，其具有含磷量高、含氮量高、阻燃效果好、热稳定好、抑烟、低毒等优点而受到阻燃领域的高度关注，但是其单独用作阻燃剂时，存在着添加量较大，在提高高分子材料阻燃性的同时，往往影响其其他性能，且氮系阻燃剂没有促进成炭的作用，单独用做阻燃剂时时阻燃效果不太理想，因此，常与聚磷酸铵、季戊四醇等阻燃剂或成炭剂复配使用，实现阻燃效果的进一步提升；纳米二氧化硅(SiO2)是一种纳米级无机填料，将纳米二氧化硅添加到聚合物中可制备二氧化硅基纳米复合材料，该复合材料具有较好的热力学稳定性，同时，纳米二氧化硅可与膨胀阻燃剂起到协同增效阻燃的效果，膨胀型阻燃剂和纳米阻燃剂两者都有无毒、环保的优点，因此，将两者协同使用，不但环保无毒，而且可利用两者的协同效应，减少膨胀阻燃剂的用量，然而，纳米二氧化硅为粉料，将粉料的纳米二氧化硅与其他粒料混在一起喂入双螺杆共混造粒时，由于粒料和粉料的下料速度不一致，会导致一段粒料较多，某一段粉料较多，会导致有偏差，影响成品的质量。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种掺杂纳米二氧化硅的复合型EVA/PA6合金阻燃材料及其制备方法，采用有机纳米SiO2与膨胀阻燃剂协同阻燃，制备了一种具有良好阻燃效果的EVA/PA6聚合物合金。本专利技术通过以下技术方案来实现：一种掺杂纳米SiO2的复合型EVA/PA6合金阻燃材料，包括以下重量份数的组分：乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)40～50份、尼龙6(PA6)15～18份、膨胀阻燃剂15～20份、纳米二氧化硅(SiO2)1～3份。进一步的，所述膨胀阻燃剂包括以下重量份数的组分：多聚磷酸盐12～16份，多元醇3～4份。进一步的，所述多聚磷酸盐为聚磷酸铵(APP)，所述多元醇为单季戊四醇或多季戊四醇。进一步的，所述纳米二氧化硅为改性纳米二氧化硅，改性纳米二氧化硅的制备方法包括以下步骤：a、将纳米二氧化硅浸泡至处理液中，在50～60℃水浴加热条件下浸泡2～4h后，取出浸泡过处理液的纳米二氧化硅，用清水超声清洗，干燥；b、将干燥后的纳米二氧化硅冷压成型25～30min后，将其粉碎至颗粒状，制得最终的改性纳米二氧化硅。进一步的，在步骤a中所述预处理液包括以下重量份数的组分：水30～40份、氨基硅油5～10份。一种EVA/PA6合金阻燃复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)和尼龙6(PA6)分别经过真空干燥，真空干燥的温度分别为50℃、60℃；步骤二、按重量份数称取步骤一中干燥后的乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)和尼龙6(PA6)以及膨胀阻燃剂和改性纳米二氧化硅，将其预先混合均匀，得到混合物料；步骤三、将步骤二得到的混合物料熔融共混后水冷，造粒，干燥后放入注塑机成型，得到一种掺杂纳米SiO2的复合型EVA/PA6合金阻燃材料。进一步的，步骤三采用的是双螺杆挤出机熔融共混法。进一步的，所述的挤出机类型是同向双螺杆挤出机，加工温度为220～240度。进一步的，所述的双螺杆挤出机的喂料速度3～6r/min，主机转速为150～500r/min。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术将纳米二氧化硅添加到聚合物中，纳米二氧化硅与膨胀阻燃剂起到协同增效阻燃的效果，燃烧无烟滴，烟释放量大大减少；(2)本专利技术的纳米二氧化硅为改性纳米二氧化硅，纳米二氧化硅经含有氨基硅油的处理液浸泡过，进入二氧化硅使层间距增大，削弱了层间的作用力，有利于差层反应的进行；(3)本专利技术将浸泡过处理液的纳米二氧化硅干燥后冷压成型，将冷压成型的纳米二氧化硅粉碎至颗粒状，制得最终的颗粒状的改性二氧化硅，使得其与其他粒料混在一起喂入双螺杆共混造粒时下料速度一致，有利于掺杂纳米SiO2的复合型EVA/PA6合金阻燃材料的制得；(4)本专利技术的聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)属于极性较强的物质，尼龙6(PA6)由于分子结构中含有大量的酰胺基团(-CONH-)以及氨基、羧基，所以属于强极性高分子材料，而EVA分子结构中含有大量的乙烯基(-CH2-CH2-)，所以极性较弱，根据极性“相似相容”理论，当PA6、EVA、聚磷酸铵(APP)、季戊四醇一起混合时，APP、季戊四醇分分布于极性较强的PA6中。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明：实施例1：一种掺杂纳米SiO2的复合型EVA/PA6合金阻燃材料，包括以下重量份数的组分：乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)40份、尼龙6(PA6)15份、膨胀阻燃剂20份、纳米二氧化硅(SiO2)1份。所述膨胀阻燃剂包括以下重量份数的组分：聚磷酸铵(APP)12份，季戊四醇3份，聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)属于极性较强的物质，尼龙6(PA6)由于分子结构中含有大量的酰胺基团(-CONH-)以及氨基、羧基，所以属于强极性高分子材料，而EVA分子结构中含有大量的乙烯基(-CH2-CH2-)，所以极性较弱，根据极性“相似相容”理论，当PA6、EVA、聚磷酸铵(APP)、季戊四醇一起混合时，APP、季戊四醇分分布于极性较强的PA6中。所述纳米二氧化硅为改性纳米二氧化硅，改性纳米二氧化硅的制备方法包括以下步骤：a、将纳米二氧化硅浸泡至处理液中，在50℃水浴加热条件下浸泡2h后，取出浸泡过处理液的纳米二氧化硅，用清水超声清洗，干燥；b、将干燥后的纳米二氧化硅喷洒海藻酸钠水溶液，冷压成型25min后，将其粉碎至颗粒状，制得最终的改性纳米二氧化硅，所述海藻酸钠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掺杂纳米SiO2的复合型EVA/PA6合金阻燃材料，其特征在于：包括以下重量份数的组分：乙烯‑醋酸乙烯酯（EVA）40~50份、尼龙6（PA6）15~18份、膨胀阻燃剂15~20份、纳米二氧化硅 （SiO2）1~3份。

【技术特征摘要】
1.一种掺杂纳米SiO2的复合型EVA/PA6合金阻燃材料，其特征在于：包括以下重量份数的组分：乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）40~50份、尼龙6（PA6）15~18份、膨胀阻燃剂15~20份、纳米二氧化硅（SiO2）1~3份。2.根据权利要求1所述的一种掺杂纳米SiO2的复合型EVA/PA6合金阻燃材料，其特征在于：所述膨胀阻燃剂包括以下重量份数的组分：多聚磷酸盐12~16份，多元醇3~4份。3.根据权利要求2所述的一种掺杂纳米SiO2的复合型EVA/PA6合金阻燃材料，其特征在于：所述多聚磷酸盐为聚磷酸铵（APP），所述多元醇为单季戊四醇或多季戊四醇。4.根据权利要求1所述的一种掺杂纳米SiO2的复合型EVA/PA6合金阻燃材料，其特征在于：所述纳米二氧化硅为改性纳米二氧化硅，改性纳米二氧化硅的制备方法包括以下步骤：a、将纳米二氧化硅浸泡至处理液中，在50~60℃水浴加热条件下浸泡2~4h后，取出浸泡过处理液的纳米二氧化硅，用清水超声清洗，干燥；b、将干燥后的纳米二氧化硅冷压成型25~30min后，将其粉碎至颗粒状，制得最终的改性纳米二氧化硅。5.根据权利要求4所述的一种EVA/PA6合金阻燃复合材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：高喜平，陆昶，郭小熙，赫玉欣，姚大虎，余志强，张玉清，丁会杰，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41