一种阻燃增强耐高温尼龙复合材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃增强耐高温尼龙复合材料，由以下重量份数的组分制成：耐高温尼龙树脂100份；氯化稀土改性玻纤40～120份；主阻燃剂25～50份；辅助阻燃剂0～15份；马来酸单酯稀土有机化合物2～7份；白油3～5份；抗氧剂1～3份；润滑剂1～3份。本发明专利技术还公开了一种上述阻燃增强耐高温尼龙复合材料的制备方法。本发明专利技术所制备的阻燃增强耐高温尼龙复合材料与未用氯化稀土表面处理的玻纤及未用马来酸单酯稀土有机化合物包覆处理阻燃剂的阻燃增强耐高温尼龙复合材料相比，具有更好的阻燃效果、机械性能、耐热性和耐磨性能以及更低的吸湿率和成型收缩率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于耐高温尼龙复合材料
，尤其涉及一种阻燃增强耐高温尼龙复合材料及制备方法。
技术介绍
随着工业技术的发展，尤其是在汽车工业要求提高发动机效率，大幅减小汽车油耗，尾气排放量要求也越来越高；同时电子行业中表面贴装技术的发展，对材料的耐高温性能要求越来越高；为了解决此类问题，要求材料具备既轻又耐温、高强度、尺寸稳定、阻燃等性能。耐高温尼龙成为较理想的材料之一。耐高温尼龙的发展使产品微型化、轻量化和动力强劲化成为可能，耐高温尼龙可为某些部件带来更高的耐温性能或是干脆替代了金属材料来生产这些部件。为了拓宽耐高温尼龙的应用范围，进一步拓宽耐高温尼龙的使用领域，阻燃剂和玻纤广泛用于改性耐高温尼龙，但往往是顾此失彼。即使耐高温尼龙的阻燃性能改善，但其力学和热变形温度却并未得到改善或反而更差；因此如何获得综合性能优良的耐高温尼龙是急需解决的技术问题。利用玻纤对尼龙进行增强改性时往往采用偶联剂对玻璃纤维表面进行处理，能够在一定程度上改善玻璃纤维与尼龙基体之间的界面结合力，从而提高复合材料的力学性能，但是这种常规偶联剂表面处理方法并不是最理想的，不足以使玻纤与尼龙基体具有良好的界面结合力，影响了尼龙复合材料力学和耐磨性能的发挥。稀土改性玻璃纤维可以大大提高玻璃纤维增强尼龙复合材料的力学和耐磨性能，这主要是由于稀土元素改性玻璃纤维表面能够有效地改善玻璃纤维与尼龙基体之间的界面结合力。阻燃改性时，阻燃剂颗粒的大小、类型及表面的性质会直接影响阻燃效果、机械性能及热性能。一般阻燃剂的分散性好、颗粒粒度细小时，阻燃效果越好，且机械性较好，若阻燃剂的粒度太小，由于颗粒表面晶格缺陷和表面极性的作用，促使原生粒子发生团聚，形成带有若干弱连接界面的大尺寸团聚体，从而导致体系的强度、韧性反而降低。稀土元素由于本身特殊的电子结构，具有较多的空轨道，能作为中心离子接受配位体的孤对电子，可与多种有机物和无机物形成各种各样的配位体或螯合物，因而可增强各组分之间的相容性，能使各组分均匀分散，从而达到良好的改性效果。我国是世界上稀土资源极为丰富的国家，藏量占世界的80％.产量占70％。生产分离能力也居于世界首位，因此，稀土在我国具有很高的推广应用价值。中国专利CN102382297A提供了一种稀土阻燃复合尼龙材料，其专利中将氧化镧和阻燃剂同尼龙树脂直接共混所得，并非用马来酸单酯稀土有机化合物包覆处理的阻燃剂；专利CN103254635A提供了一种稀土改性增韧尼龙材料及其制备方法，其所用稀土为氧化物；专利CN1323848A提供了一种稀土改性铸型尼龙制备方法，但其尼龙树脂并非本申请中所用耐高温尼龙。关于采用氯化稀土乙醇溶液浸渍玻纤来对玻纤表面进行改性，采用马来酸单酯稀土有机化合物对专利进行包覆处理，进而将马来酸单酯稀土有机化合物包覆处理的阻燃剂、耐高温尼龙与玻纤通过双螺杆挤出机进行复合从而制备阻燃增强耐高温尼龙复合材料的专利未见报道。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种具有良好阻燃性、高强度、良好耐热性和耐磨性的阻燃增强耐高温尼龙复合材料。本专利技术的另一个目的是提供一种上述阻燃增强耐高温尼龙复合材料的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：本专利技术提供了一种阻燃增强耐高温尼龙复合材料，由以下重量份数的组分制成：所述耐高温尼龙树脂为熔点在285～315℃之间的PA46、PA9T、PA10T、PA66T、PA610T和聚邻苯二甲酰胺(PPA)中的一种或一种以上。所述氯化稀土改性玻纤的制备方法包括如下步骤：将氯化稀土和玻纤分别置于电热鼓风干燥箱中，80℃烘干24小时，去除水分；然后将干燥好的氯化稀土配制成氯化稀土乙醇稀溶液，其中氯化稀土乙醇稀溶液的组分百分比为氯化稀土2wt％，乙醇98wt％；玻纤和氯化稀土乙醇稀溶液按照重量比1:2的比例，将玻纤浸渍于氯化稀土乙醇稀溶液中6小时，过滤，然后置于电热鼓风干燥箱中，60℃烘干10小时，制得氯化稀土改性玻纤。所述氯化稀土为氯化镧、氯化铈、氯化镨、氯化钕、氯化钐、氯化铥、氯化钆、氯化铽、氯化镝、氯化镱或氯化镥中的一种或一种以上。所述玻纤为短切玻璃纤维，纤维直径为7～15μm，长度为3～5mm。所述主阻燃剂为次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、苯基次磷酸铝、三聚氰胺多聚磷酸盐、溴化聚苯乙烯、聚溴化苯乙烯、乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺中的一种或一种以上。所述辅助阻燃剂为三氧化二锑、硼酸锌、锑酸钠中的一种。所述马来酸单酯稀土有机化合物为马来酸单酯稀土镧有机化合物、马来酸单酯稀土铈有机化合物、马来酸单酯稀土镨有机化合物、马来酸单酯稀土钕有机化合物、马来酸单酯稀土钐有机化合物、马来酸单酯稀土铥有机化合物、马来酸单酯稀土镱有机化合物、马来酸单酯稀土钆有机化合物、马来酸单酯稀土铽有机化合物、马来酸单酯稀土镥有机化合物和马来酸单酯稀土镝有机化合物中的一种或一种以上。所述白油40℃时运动粘度为44.6Mm3/s，闪点为230℃，密度为850Kg/m3，粘度指数为100。所述马来酸单酯稀土有机化合物的制备方法包括以下步骤：将氯化稀土溶解并配成质量浓度为50％的乙醇溶液；氢氧化钾配成质量浓度为50％的水溶液，按照1:1:1的体积比将水、已澄清的氯化稀土乙醇溶液和氢氧化钾水溶液加入到反应器中，边加入边搅拌，待反应20min后，按照氢氧化钾水溶液与马来酸酐单体的质量比为1:2.5的比例加入马来酸酐单体，然后加热升温至75℃，恒温搅拌反应30min后，将反应产物分离、洗涤并脱水、干燥，制得马来酸单酯稀土有机化合物。所述抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(抗氧剂1098)和1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮(抗氧剂1790)的混合物。所述润滑剂为硬脂酸钙或硬脂酸锂中的一种。本专利技术还提供了一种上述阻燃增强耐高温尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：将25～50份主阻燃剂和0～15份辅助阻燃剂分别在80℃的电热鼓风干燥箱中干燥5h，加入高速混合机中，再加入2～7份马来酸单酯稀土有机化合物及3～5份白油，高速混合2h，出料得到马来酸单酯稀土有机化合物包覆阻燃剂；将马来酸单酯稀土有机化合物包覆阻燃剂、1～3份抗氧剂、1～3份润滑剂和已烘干的100份耐高温尼龙树脂在高速混合机中混合10min，将混合料置于双螺杆挤出机主喂料料斗中，同时将烘干的氯化稀土改性玻纤置于双螺杆挤出机侧喂料料斗中，经过双螺杆挤出机挤出、牵条和切粒得到阻燃增强耐高温尼龙复合材料，其中通过控制双螺杆挤出机的主喂料和侧喂料频率控制氯化稀土改性玻纤为40～120份，双螺杆挤出机的温度为275～320℃。本专利技术同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：本专利采用氯化稀土乙醇溶液浸渍玻纤来对玻纤表面进行改性，采用马来酸单酯稀土有机化合物对阻燃剂进行包覆处理，进而将马来酸单酯稀土有机化合物包覆的阻燃剂、耐高温尼龙树脂与玻纤通过双螺杆挤出机进行复合，从而制备了具有良好阻燃性、高强度、良好耐热性和耐磨性的阻燃增强耐高温尼龙复合材料；所制备的阻燃增强耐高温尼龙复合材料与未用氯化稀土表面处理的玻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃增强耐高温尼龙复合材料，其特征在于：由以下重量份数的组分制成：

【技术特征摘要】
1.一种阻燃增强耐高温尼龙复合材料，其特征在于：由以下重量份数的组分制成：2.根据权利要求1所述的阻燃增强耐高温尼龙复合材料，其特征在于：所述耐高温尼龙树脂为熔点在285～315℃之间的PA46、PA9T、PA10T、PA66T、PA610T和聚邻苯二甲酰胺中的一种或一种以上。3.根据权利要求1所述的阻燃增强耐高温尼龙复合材料，其特征在于：所述氯化稀土改性玻纤的制备方法包括如下步骤：将氯化稀土和玻纤分别置于电热鼓风干燥箱中，80℃烘干24小时，去除水分；然后将干燥好的氯化稀土配制成氯化稀土乙醇稀溶液，其中氯化稀土乙醇稀溶液的组分百分比为氯化稀土2wt％，乙醇98wt％；玻纤和氯化稀土乙醇稀溶液按照重量比1:2的比例，将玻纤浸渍于氯化稀土乙醇稀溶液中6小时，过滤，然后置于电热鼓风干燥箱中，60℃烘干10小时，制得氯化稀土改性玻纤。4.根据权利要求1所述的阻燃增强耐高温尼龙复合材料，其特征在于：所述氯化稀土为氯化镧、氯化铈、氯化镨、氯化钕、氯化钐、氯化铥、氯化钆、氯化铽、氯化镝、氯化镱或氯化镥中的一种或一种以上。5.根据权利要求1所述的阻燃增强耐高温尼龙复合材料，其特征在于：所述玻纤为短切玻璃纤维，纤维直径为7～15μm，长度为3～5mm。6.根据权利要求1所述的阻燃增强耐高温尼龙复合材料，其特征在于：所述主阻燃剂为次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、苯基次磷酸铝、三聚氰胺多聚磷酸盐、溴化聚苯乙烯、聚溴化苯乙烯、乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺中的一种或一种以上。7.根据权利要求1所述的阻燃增强耐高温尼龙复合材料，其特征在于：所述辅助阻燃剂为三氧化二锑、硼酸锌、锑酸钠中的一种。8.根据权利要求1所述的阻燃增强耐高温尼龙复合材料，其特征在于：所述马来酸单酯稀土有机化合物为马来酸单酯稀土镧有机化合物、马来酸单酯稀土铈有机化合物、马来酸单
\t酯稀土镨有机化合物、马来酸单酯稀土钕有机化合物、马来酸单酯稀土钐有机化合物、马来酸单酯稀土铥有机化合物、马来酸单酯稀土镱有机化合物、马来酸单酯稀土钆有机化合物、马来酸单酯稀土铽有机化合物、马来酸单酯稀土镥有机化合物和马来酸单酯稀土镝有机化合物中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂生，李庆丰，
申请(专利权)人：上海杰事杰新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31