一种硼硅协同阻燃的聚酰胺五层共挤复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硼硅协同阻燃的聚酰胺五层共挤复合膜及其制备方法，具体是先制备含氨基和硼的硅树脂，再合成环氧封端有机硅聚合物，将含氨基和硼的硅树脂、环氧封端有机硅聚合物与聚酰胺在熔融状态下反应得到硼硅协同阻燃的聚酰胺，最后将硼硅协同阻燃的聚酰胺、纳米粒子、抗氧剂加入到挤出机中共挤出，得到性能优良的硼硅协同阻燃聚酰胺五层共挤复合膜。通过上述方式，本发明专利技术的复合膜具有优良的阻燃效果，且兼具聚酰胺和有机硅材料的优点，具有优异绝缘性、耐系统电压、高尺寸稳定性、热稳定性、良好的机械性能、耐磨、自润滑性能、吸湿性小、耐冷热冲击、耐极端气候等优点，可用于太阳能背板膜、绝缘子等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硼硅协同阻燃的聚酰胺五层共挤复合膜及其制备方法。
技术介绍
聚酰胺树脂具有良好的粘结性、优异的机械、耐磨、自润滑性能以及很好的耐热性，同时还与作为封装材料的EVA（乙烯醋酸乙烯共聚物）胶膜以及作为填充密封用的硅胶有良好的粘结性，有望成为重要的太阳能背板材料，近年来得到研究者的关注。国际专利WO2008/138021A2公开了利用多种类型的聚酰胺代替聚酯作为光伏模块背板中的材料。中国专利CN102324440A以聚酰胺树脂为主体制备了一种单层结构的太阳能电池背板；而中国专利CN10931018A则公开了一种基于聚酰胺的模塑料制造的光伏模块单背膜。为了减少聚酰胺组合物吸水和提升制品的尺寸稳定性，中国专利技术专利申请201080047306.2报道采用酚类化合物用于制备硼硅协同阻燃的聚酰胺。另外，共挤出技术是用两台或两台以上螺杆挤出机将多种聚合物复合材料同时挤出，并在一个机头中成型为多层板式或片状结构的一步成型加工方法。该方法避免了传统方法中成本高、还需复杂的层压或涂层工艺等缺点，可方便成型为具有特殊性能的薄层或超薄层，生产成本低，工艺简单，能耗低，生产效率高、制品种类多，特别适合于生产复合薄膜制品。中国专利技术专利申请201210582704.5公开了一种聚酰胺太阳能背板，从内到外包括内表层、芯层和外表层三层。内表层和外表层由聚酰胺树脂，填料以及添加剂制成，芯层为硼硅协同阻燃的聚酰胺树脂组合物组成，最终产品具有优良的粘结性，层间剥离力的同时，还具有耐老化、尤其是耐湿热老化的性能，同时还具有低饱和吸水率，低水蒸气透过率以及优异的电绝缘性能，并且制备工艺简便，成本低，适合于工业化生产。因此，本公司申请的中国专利技术专利（申请号CN201510008519.9）采用环氧封端的有机硅聚合物与酰胺、纳米粒子和抗氧剂加入到挤出机中熔融共混和五层共挤出，得到聚酰胺五层共挤复合膜，克服了上述缺点。但是，上述制备方法获得的聚酰胺共挤复合膜阻燃效果不佳，当发生火灾时，容易快速燃烧并导致别的财物着火，甚至危及人员生命安全。为此，需要研制阻燃聚酰胺共挤复合膜。添加含卤助燃剂的材料在燃烧时可产生烟雾，对人体有害，致使火灾中很多人员窒息而亡，精密设备瘫痪。传统的通过添加氢氧化铝和氢氧化镁等无机阻燃剂的方法，虽然可以赋予聚合物良好的阻燃性能，但是由于无机物与有机聚合物之间的相容性较差，往往会降低材料的力学性能和加工性能。硅系阻燃剂除了能够赋予基材阻燃性能（如低燃速、低释热、防滴落）外，还能改善基材的其它性能（如加工性能、机械性能、耐热性能等），生态友好，因而能满足人们对聚酰胺共挤复合膜越来越严格的要求。中国专利技术专利（申请号201410189021.2）公开了一种反应挤出制备聚酰亚胺硅氧烷/碳纤维复合材料的方法，具体是均匀混合端氨基甲基苯基硅氧烷预聚体、芳香族二酐、芳香族二胺及链转移剂后，开启挤出机，通过计量加料装置将均匀混合后的混合物由主喂料口加入挤出机，将碳纤维由挤出机中段的侧喂料口加入，在挤出机中同时完成聚酰亚胺硅氧烷的聚合反应及其与碳纤维的复合。但是，这种方法中碳纤维与聚合物基料相容性差，粘度高，容易产生相分离，不便于共挤制备共挤复合膜；端氨基甲基苯基硅氧烷预聚体在复合材料聚合物基体中用量较大，而制备端氨基甲基苯基硅氧烷预聚体的原料甲基苯基环体或甲基苯基硅烷较贵，因而使得产品成本非常高。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种硼硅协同阻燃的聚酰胺五层共挤复合膜及其制备方法，得到的聚酰胺五层共挤复合膜具有优良的阻燃性能。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种硼硅协同阻燃的聚酰胺五层共挤复合膜，包括第一层、第二层、第三层、第四层和第五层，所述第一层、所述第二层、所述第三层、所述第四层、所述第五层从上到下依次相邻，所述第一层和所述第五层的材质相同，所述第二层和所述第四层的材质相同。在本专利技术一个较佳实施例中，所述第一层和所述第五层为耐候层，所述耐候层是向硼硅协同阻燃的聚酰胺中添加耐老化、抗紫外、提高机械性能的纳米级材料达到耐候的要求而形成的；所述第二层和所述第四层为阻隔层，所述阻隔层是向硼硅协同阻燃的聚酰胺中添加纳米级的阻水阻气材料，通过分子互锁形成闭环结构达到阻隔的效果而形成的；所述第三层为硼硅协同阻燃的聚酰胺PA基材层。在本专利技术一个较佳实施例中，所述第一层和所述第五层的厚度为0.01～0.12mm，所述第二层和所述第四层的厚度为0.01～0.12mm，所述第三层的厚度为0.06～0.30mm，所述硼硅协同阻燃的聚酰胺五层共挤复合膜的厚度为0.10～0.78mm。在本专利技术一个较佳实施例中，所述硼硅协同阻燃的聚酰胺五层共挤复合膜的制备方法包括步骤为：（1）采用硼酸酯、带氨基的烷氧基硅烷、二官能烷氧基硅烷和三官能烷氧基硅烷进行共水解缩合，制备含氨基和硼的硅树脂；（2）以环硅氧烷为单体、四甲基氢氧化铵碱胶为催化剂、与环氧封端剂开环聚合得到环氧封端有机硅聚合物；（3）将所述含氨基和硼的硅树脂、所述环氧封端有机硅聚合物和聚酰胺在熔融状态下反应得到硼硅协同阻燃的聚酰胺；（4）将所述硼硅协同阻燃的聚酰胺、纳米粒子和抗氧剂加入到挤出机中共挤出，得到硼硅协同阻燃的聚酰胺五层共挤复合膜。在本专利技术一个较佳实施例中，步骤（1）中含氨基和硼的硅树脂的具体制备方法为：将带氨基的烷氧基硅烷、硼酸酯、二官能烷氧基硅烷和三官能烷氧基硅烷进行混合得到反应物，将反应物滴加到溶剂和水的混合物中，在搅拌下，于20～80℃共水解0.5～24h后，经静置分层，将油相在30～80℃/20mmHg条件下除去溶剂和低分子后，得到含氨基和硼的硅树脂，其中所述硼酸酯的用量为所述反应物的0.5～10wt％，所述带氨基的烷氧基硅烷的用量为所述反应物的0.5～15wt％，所述二官能烷氧基硅烷的用量为所述反应物的10～65wt％，所述三官能烷氧基硅烷的用量为所述反应物的0～10wt％，所述溶剂的质量是所述反应物质量的0.3～4倍，所述水是所述反应物摩尔数的0.8～3倍。在本专利技术一个较佳实施例中，步骤（1）中所述二官能烷氧基硅烷为二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物；所述三官能烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷中的一种及几种的混合物；步骤（1）中所述硼酸酯为硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、三异丙醇胺环硼酸酯、双联邻苯二酚硼酸酯、异丙醇频哪醇硼酸酯、联硼酸频那醇酯、双联(2-甲基-2,4-戊二醇)硼酸酯、双联(D-酒石酸二乙酯)硼酸酯中的一种或几种的混合物；优选地，所述硼酸酯为硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、三异丙醇胺环硼酸酯、双联邻苯二酚硼酸酯中的一种或几种的混合物；所述带氨基的烷氧基硅烷为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、苯胺基甲基三甲氧基硅烷、苯胺基甲基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物。在本专利技术一个较佳实施例中，步骤（2）中所述环硅氧烷为八甲基环四硅氧烷、甲基苯基环四硅氧烷、八本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硼硅协同阻燃的聚酰胺五层共挤复合膜，其特征在于，包括第一层、第二层、第三层、第四层和第五层，所述第一层、所述第二层、所述第三层、所述第四层、所述第五层从上到下依次相邻，所述第一层和所述第五层的材质相同，所述第二层和所述第四层的材质相同。

【技术特征摘要】
1.一种硼硅协同阻燃的聚酰胺五层共挤复合膜，其特征在于，包括第一层、第二层、第三层、第四层和第五层，所述第一层、所述第二层、所述第三层、所述第四层、所述第五层从上到下依次相邻，所述第一层和所述第五层的材质相同，所述第二层和所述第四层的材质相同。
2.根据权利要求1所述的硼硅协同阻燃的聚酰胺五层共挤复合膜，其特征在于，所述第一层和所述第五层为耐候层，所述耐候层是向硼硅协同阻燃的聚酰胺中添加耐老化、抗紫外、提高机械性能的纳米级材料达到耐候的要求而形成的；所述第二层和所述第四层为阻隔层，所述阻隔层是向硼硅协同阻燃的聚酰胺中添加纳米级的阻水阻气材料，通过分子互锁形成闭环结构达到阻隔的效果而形成的；所述第三层为硼硅协同阻燃的聚酰胺PA基材层。
3.根据权利要求1所述的硼硅协同阻燃的聚酰胺五层共挤复合膜，其特征在于，所述第一层和所述第五层的厚度为0.01～0.12mm，所述第二层和所述第四层的厚度为0.01～0.12mm，所述第三层的厚度为0.06～0.30mm，所述硼硅协同阻燃的聚酰胺五层共挤复合膜的厚度为0.10～0.78mm。
4.根据权利要求1所述的硼硅协同阻燃的聚酰胺五层共挤复合膜的制备方法，其特征在于，包括步骤为：（1）采用硼酸酯、带氨基的烷氧基硅烷、二官能烷氧基硅烷和三官能烷氧基硅烷进行共水解缩合，制备含氨基和硼的硅树脂；（2）以环硅氧烷为单体、四甲基氢氧化铵碱胶为催化剂、与环氧封端剂开环聚合得到环氧封端有机硅聚合物；（3）将所述含氨基和硼的硅树脂、所述环氧封端有机硅聚合物和聚酰胺在熔融状态下反应得到硼硅协同阻燃的聚酰胺；（4）将所述硼硅协同阻燃的聚酰胺、纳米粒子和抗氧剂加入到挤出机中共挤出，得到硼硅协同阻燃的聚酰胺五层共挤复合膜。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中含氨基和硼的硅树脂的具体制备方法为：将带氨基的烷氧基硅烷、硼酸酯、二官能烷氧基硅烷和三官能烷氧基硅烷进行混合得到反应物，将反应物滴加到溶剂和水的混合物中，在搅拌下，于20～80℃共水解0.5～24h后，经静置分层，将油相在30～80℃/20mmHg条件下除去溶剂和低分子后，得到含氨基和硼的硅树脂，其中所述硼酸酯的用量为所述反应物的0.5～10wt％，所述带氨基的烷氧基硅烷的用量为所述反应物的0.5～15wt％，所述二官能烷氧基硅烷的用量为所述反应物的10～65wt％，所述三官能烷氧基硅烷的用量为所述反应物的0～10wt％，所述溶剂的质量是所述反应物质量的0.3～4倍，所述水是所述反应物摩尔数的0.8～3倍。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述二官能烷氧基硅烷为二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物；所述三官能烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷中的一种及几种的混合物；步骤（1）中所述硼酸酯为硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、三异丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鼎晟子，张志贵，
申请(专利权)人：苏州鼎九新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32