一种耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料，包括如下重量份数的原料：尼龙66树脂20～72.5份，玻璃纤维10～35份，无卤阻燃剂12～30份，复合偶联剂0.5～10份，助剂5份；所述复合偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷与γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷或环氧树脂以1：1～50重量比混合的混合物。本发明专利技术所得到的复合材料具有较强的耐酸碱性能、加工流动性好、优异的力学性能、耐热性能和阻燃性能，尤其克服了现有技术尼龙产品中耐酸碱性能不足的问题，将所述复合材料置于浓酸或浓碱中一个月，只有极小部分或不发生溶胀，耐酸碱性能得到大幅提高，具有广阔的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料及其制备方法
本专利技术涉及改性工程塑料新品种
更具体地，涉及一种耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料及其制备方法。
技术介绍
尼龙66(PA66)是最早研制成功的尼龙品种，于1935年制得，并于1939年由美国杜邦公司实现工业化生产，是目前最主要的尼龙品种。由于PA66的分子极性强，吸水率高，对力学性能及电性能影响较大、耐酸性差以及在潮湿环境中尺寸变化率大等缺点。因此，尼龙的阻燃增强改性研究变得越来越重要。尼龙的阻燃和力学性能在许多场合成为至关重要的因素，特别是在电子电器方面，如接线柱、插座、开关灯。添加适量及适当种类的阻燃剂能够提高其阻燃性能，出于环保的考虑，阻燃无卤化一直备受关注。而加入玻璃纤维增强尼龙能够明显提高其力学性能、硬度、蠕变性、尺寸稳定性和耐热性能。考虑到在提高尼龙的阻燃要求同时不损坏产品的力学性能，在产品燃烧时发烟量等综合因素的要求，在某些高端应用领域使用时对耐酸碱腐蚀性能有要求。现有技术中的尼龙产品，例如中国专利申请号200610150960.1、201010111711.8与201310382574.5分别采用的是独立阻燃剂组分金属离子改性磷类无卤阻燃剂、氮系和/或磷系和/或氮磷系阻燃剂与无机金属化学阻燃剂的组合、有机次膦酸盐或聚磷酸铵磷系阻燃剂，但其缺点在于所得复合材料的机械力学强度相对较低，且耐酸碱性差。因此，用玻纤增强以及无卤阻燃剂填充增强获得综合性能优异，尤其是耐酸碱腐蚀PA66复合材料具有重要的应用价值。因此，需要提供一种新型耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种新型耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料。该复合材料具有较强的耐酸碱性能、加工流动性好、优异的力学性能、耐热性能和阻燃性能，很好的克服了现有技术尼龙产品中耐酸碱性能不足的问题。本专利技术的另一个目的在于提供一种新型耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料的制备方法。为达到上述第一个目的，本专利技术采用下述技术方案：一种耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料，包括如下重量份数的原料：其中，所述复合偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)与γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)或环氧树脂以1：1～50重量比混合的混合物。优选地，所述复合材料包括如下重量份数的原料：其中，所述复合偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷与γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷以1:1重量比混合的混合物，或γ-氨丙基三乙氧基硅烷与环氧树脂以1：10～20重量比混合的混合物。优选地，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，所述无碱玻璃纤维单根纤维直径为7～15微米。更优选地，所述无碱玻璃纤维单根纤维直径为8～13微米。优选地，所述无卤阻燃剂为磷类、氮类或其它无机类阻燃剂中的两种或多种的复合，所述磷类阻燃剂选自红磷、微胶囊化红磷、磷酸铵盐、聚磷酸铵、次膦酸盐、三羟基磷酸酯、烷基磷酸酯、芳基磷酸酯和环状磷酸酯中的一种或多种；所述氮类阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐和三聚氰胺尿酸盐中的一种或多种；所述无机类阻燃剂选自滑石粉、氧化硼、硼酸锌、氢氧化镁、二氧化硅、三氧化二锑以及三氧化钼中的一种或多种。优选地，所述无卤阻燃剂选自磷类和无机类阻燃剂以2：1重量比混合的混合物、氮类和无机类阻燃剂以2：1重量比混合的混合物或者磷类和氮类以1：1重量比混合的混合物。优选地，所述助剂包括分散剂、润滑剂、增韧剂、成核剂、抗氧化剂和抗滴落剂。优选地，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂和酚醛型环氧树脂中的一种或多种；所述环氧树脂的分子量为2000～30000。为达到上述第二个目的，本专利技术采用下述技术方案：如上所述的耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料的制备方法，包括如下步骤：1)将经复合偶联剂中的部分γ-氨丙基三乙氧基硅烷处理后的无卤阻燃剂、助剂和尼龙66树脂加入高速混合机中充分混合3～5分钟，得到混合物A；2)将剩余复合偶联剂加入到步骤1)制得的混合物A中，高速混合2～6分钟后出料，得到混合物B；3)将步骤2)制得的混合物B与玻璃纤维放入双螺杆挤出机中经过拉条、冷却、切粒、干燥处理，即得到耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料颗粒；所述双螺杆挤出机的转速为180～260转/分钟，所述双螺杆挤出机共有九个加热区段，各段温度从加料口到机头分别是235～250℃、265～275℃、270～280℃、270～280℃、265～275℃、265～275℃、260～275℃、260～275℃、260～275℃。优选地，步骤1)中，所述无卤阻燃剂的制备方法为将两种或多种磷类、氮类或无机类阻燃剂预先进行高速混合10分钟，然后加入0.1份的偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷并进行高速混合2～5分钟，即得到经γ-氨丙基三乙氧基硅烷处理后的均匀分散的无卤阻燃剂。优选地，步骤(1)所述无卤阻燃剂的制备方法为将磷类和无机类阻燃剂以2：1重量比混合的混合物、氮类和无机类阻燃剂以2：1重量比混合的混合物或者磷类和氮类以1：1重量比混合的混合物预先进行高速混合10分钟，然后加入0.1份的偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷并进行高速混合2～5分钟，即得到经γ-氨丙基三乙氧基硅烷处理后的均匀分散的无卤阻燃剂。优选地，步骤2)中，所述复合偶联剂的加入方式为先将剩余γ-氨丙基三乙氧基硅烷放入高速混合机中与步骤1)制得的混合物A进行高速混合1～3分钟，然后再将全部γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷或环氧树脂加入混合机中高速混合1～3分钟；更优选地，KH550与KH560的重量比为1：1，KH550与环氧树脂的重量比为1：10～20。优选地，步骤3)中，所述双螺杆挤出机从加料口到机头的各段温度分别为235℃、265℃、270℃、270℃、265℃、265℃、260℃、260℃、260℃。本专利技术的复合材料，与现有技术相比，通过在配方中加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)与γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)或环氧树脂以1：1～50重量比混合的混合物作为复合偶联剂，利用该复合偶联剂的交联作用，大大提高了复合材料的耐酸碱性。同时通过调整尼龙66树脂、玻璃纤维、无卤阻燃剂、复合偶联剂和功能助剂间的最优复配比，保证了材料的阻燃性能、力学性能和耐热性能，使得材料具有较强的耐酸碱性能、加工流动性好、优异的力学性能、耐热性能和阻燃性能，克服了现有技术尼龙产品中机械力学性能、耐酸碱性能等不足的问题。本专利技术的有益效果如下：本专利技术所得到的复合材料具有较强的耐酸碱性能、加工流动性好、优异的力学性能、耐热性能和阻燃性能，尤其克服了现有技术尼龙产品中耐酸碱性能不足的问题。将所述复合材料置于浓酸或浓碱中一个月，只发生极小部分溶胀或没有变化(现有技术中的普通阻燃尼龙产品放入酸碱中，不足24小时全部溶解)，耐酸碱性能得到大幅提高，具有广阔的市场前景。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例对本专利技术做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。本专利技术实施例部分使用的PA66采用国产神马ERP27本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料，其特征在于：包括如下重量份数的原料：其中，所述复合偶联剂选自γ‑氨丙基三乙氧基硅烷与γ‑环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷或环氧树脂以1：1～50重量比混合的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料，其特征在于：包括如下重量份数的原料：其中，所述复合偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷与环氧树脂以1：10～20重量比混合的混合物。2.根据权利要求1所述的一种耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料，其特征在于：包括如下重量份数的原料：3.根据权利要求1所述的一种耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料，其特征在于：所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，所述无碱玻璃纤维单根纤维直径为7～15微米。4.根据权利要求1所述的一种耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料，其特征在于：所述无卤阻燃剂为磷类、氮类或其它无机类阻燃剂中的两种或多种的复合，所述磷类阻燃剂选自红磷、微胶囊化红磷、磷酸铵盐、聚磷酸铵、次膦酸盐、三羟基磷酸酯、烷基磷酸酯、芳基磷酸酯和环状磷酸酯中的一种或多种；所述氮类阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐和三聚氰胺尿酸盐中的一种或多种；所述无机类阻燃剂选自滑石粉、氧化硼、硼酸锌、氢氧化镁、二氧化硅、三氧化二锑以及三氧化钼中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的一种耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料，其特征在于：所述无卤阻燃剂选自磷类和无机类阻燃剂以2：1重量比混合的混合物、氮类和无机类阻燃剂以2：1重量比混合的混合物或者磷类和氮类以1：1重量比混合的混合物。6.根据权利要求1所述的一种耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料，其特征在于：所述助剂包括分散剂、润滑剂、增韧剂、成核剂、抗氧化剂和抗滴落剂；所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂和酚醛型环氧树脂中的一种或多种；所述环氧树脂的分子量为2000～30000。7.如权利要求1-6任一所述的耐酸碱无卤阻燃玻璃纤维增强尼龙66复合材料的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿建新，许林利，丁斌，王成望，黄勇，蒋士冬，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，广东中科顺威新材料科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11