一种制备玻纤增强PA6阻燃材料的方法技术

一种玻纤增强制备PA6阻燃材料，涉及一种阻燃塑料材料的制备，以氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MH)、二乙基次膦酸铝（ADP）为阻燃剂，KH‑550为偶联剂制备玻纤增强的阻燃聚酰胺6（PA6），结果表明：当玻纤添加量为50份、偶联剂用量为1.5%，阻燃剂总量为72份且保持不变的条件下，以MH和ATH复配做阻燃剂，当m（MH）：m（ATH）=3:1时，拉伸强度为100.97 MPa，弯曲强度为156.27 MPa，氧指数可达到31.8%，垂直燃烧测试结果UL94 V‑2，以ATH和ADP复配做阻燃剂，当m（ATH）：m（ADP）=5:1时，在最佳工艺条件下，800℃时，残炭率分别可达到45.93%，43.51%；燃烧时出现明显碳层，这层致密的保护层有效的将热源与PA6基体阻隔，进而保护了基体不被进一步燃烧，提高了PA6的阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】
一种制备玻纤增强PA6阻燃材料的方法
本专利技术涉及一种制备塑料阻燃材料，特别是涉及一种玻纤增强制备PA6阻燃材料。
技术介绍
聚酰胺（polyamide,PA），是指在分子主链上含有酰胺基（—CONH—）的一类聚合物，PA6就是聚酰胺塑料中的一种重要的工程塑料，也是世界上较早开发出来并顺利实现工业化生产的几种工程塑料材料之一。PA6具有比强度高、韧性好、耐油、耐磨、易加工等诸多优良性能而广泛应用于电子电器和汽车等行业。但PA6的极限氧指数不高，仅为22.5%，属于可燃烧塑料材料，因而限制了其在电子电器工业方面的应用，因此对PA6进行阻燃改性具有重要意义。阻燃剂的无卤化已成为阻燃剂行业发展的主流，无机阻燃剂如氢氧化铝、氢氧化镁等得到了迅速的发展，单一的氢氧化铝、氢氧化镁等无机阻燃剂已不能满足材料高效阻燃、高强度和低烟(甚至无烟)无毒以及高适用性的要求，无机阻燃填料的复合，近年来已逐渐成为无机阻燃填料加工与应用的主要发展方向之一。二乙基次膦酸铝(ADP)是近年来开发的新型无卤环保阻燃剂，ADP的含磷质量分数高达24%，其高效阻燃性使其得到广大应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种玻纤增强制备PA6阻燃材料，本专利技术以MH/ATH为阻燃剂时，当m（MH）：m（ATH）=3：1时，拉伸强度为100.97MPa，弯曲强度为156.27MPa，氧指数达到31.8%，添加阻燃剂后便可清晰的看出在材料表面形成一层致密的保护层，这层致密的保护层有效的将热源与PA6基体阻隔，进而保护了基体不被进一步燃烧，提高了PA6的阻燃性能。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种玻纤增强制备PA6阻燃材料，所述材料配比参数包括以下指标：以MH/ATH为阻燃剂，将PA6、阻燃剂、填料按配比称量，PA6/g100、玻纤/g50、MH：ATH3：1、KH-550/%1.5、阻燃剂总量72g，混匀，将混合后的物料加入到转矩流变仪中,在240℃下混匀，然后通过强力粉碎机机粉碎造粒，最终将粉碎的粒料利用注塑机对其注塑成型；当m（MH）：m（ATH）=3：1时，拉伸强度为100.97MPa，弯曲强度为156.27MPa，氧指数可达到31.8%，垂直燃烧测试结果UL94V-2；以ATH和ADP为阻燃剂，当m（ATH）：m（ADP）=5:1时，拉伸强度为103.02MPa，弯曲强度为123.49MPa，氧指数可达到37%，垂直燃烧测试结果UL94V-0；由热重分析测试、扫描电子显微镜测试结果得出在最佳工艺条件下，800℃时，残炭率分别可达到45.93%，43.51%；燃烧时出现明显碳层。所述的一种玻纤增强制备PA6阻燃材料，所述PA6为201-GO。所述的一种玻纤增强制备PA6阻燃材料，所述ATH：1250目。所述的一种玻纤增强制备PA6阻燃材料，所述MH：4000目。所述的一种玻纤增强制备PA6阻燃材料，所述硅烷偶联剂KH-550。本专利技术的优点与效果是：本专利技术以MH/ATH为阻燃剂时，当m（MH）：m（ATH）=3：1时，拉伸强度为100.97MPa，弯曲强度为156.27MPa，氧指数可达到31.8%，垂直燃烧测试结果UL94V-2；以ATH和ADP为阻燃剂，当m（ATH）：m（ADP）=5:1时，拉伸强度为103.02MPa，弯曲强度为123.49MPa，氧指数可达到37%，垂直燃烧测试结果UL94V-0；由热重分析测试、扫描电子显微镜测试结果得出：在最佳工艺条件下，800℃时，残炭率分别可达到45.93%，43.51%；燃烧时出现明显碳层。添加阻燃剂后便可清晰的看出在材料表面形成一层致密的保护层，这层致密的保护层可以有效的将热源与PA6基体阻隔，进而保护了基体不被进一步燃烧，因此可以提高PA6的阻燃性能。附图说明图1为不同试品的TG曲线；图2（a）未加阻燃剂扫描电镜照片；图2（b）m（MH）：m（ATH）=3：1扫描电镜照片；图2（c）m（ATH）：m（ADP）=5:1扫描电镜照片。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细说明。表1不同m（MH）：m（ATH）的力学性能测试结果由表1可以看出，m（MH）：m（ATH）对复合材料力学性能的影响并不大，这是因为阻燃剂的总量没有改变，无机小分子总量没有改变，因而对复合材料力学性能的影响不大，因此五个不同阻燃剂配比下的复合材料的拉伸强度、弯曲强度均处于较高水平，缺口冲击强度也基本维持8.6KJ/m2左右。极限氧指数及垂直燃烧测试结果表2不同m（MH）：m（ATH）的垂直燃烧和极限氧指数测试结果m（MH）：m（ATH）对复合材料极限氧指数和垂直燃烧测试结果如表2，阻燃剂添加量相同的条件下，两种阻燃剂复配使用时的比例会影响实验结果，MH和ATH受热均会发生分解反应并吸收热量，反应生成的水蒸气可以降低可燃气体的浓度，而燃烧后生成的氧化物残渣沉积于聚合物表面，起到隔离氧气、促进聚合物表面的炭化的作用，两者配合使用会出现一定协同效应，但是并不是任一比例都有复配效果。垂直燃烧测试中，实验样条不易点燃，但点燃后极易产生滴落；极限氧指数测试结果均在27以上，处于难燃水平，综合考虑材料的力学性能和阻燃性能，在阻燃玻纤增强PA6复合材料中优选m（MH）：m（ATH）=3：1。m（ATH）：m（ADP）对复合材料性能影响表3ATH/ADP阻燃玻纤增强PA6实验配方（注：表3中阻燃剂总量72g）m（ATH）：m（ADP）对复合材料力学性能影响表4不同m（ATH）：m（ADP）的力学性能测试结果(注：阻燃剂总量为72g)由表4可以看出，当阻燃剂总量为72g时，随着m（ATH）：m（ADP）的变化，力学性能波动不是很大，但随着ADP的比例逐渐减少，力学性能有逐渐提高的趋势，原因是ADP与PA6基体混合，小分子与大分子相容性不好，导致力学性能有所下降。极限氧指数及垂直燃烧测试结果表5不同m（ATH）：m（ADP）的垂直燃烧和极限氧指数测试结果m（ATH）：m（ADP）对复合材料极限氧指数和垂直燃烧测试结果如表5，阻燃剂添加量相同的条件下，两种阻燃剂复配使用时的比例会影响实验结果，综合两种测试结果，可以明显看出，当m（ATH）：m（ADP）=5:1时，氧指数达到37，垂直燃烧测试结果也最好，因而在这个比例下两种阻燃剂的复配效果最好。与ADP相比，ATH是一种相对比较廉价的阻燃剂，而单独添加ATH或者其与MH复配，燃烧时容易产生滴落，垂直燃烧测试结果不理想，而将ATH与ADP复配则较好地解决了这个问题，原因可解释为：在燃烧过程中，ADP受热时分解产生的PO·和PO2·自由基可以捕获火焰区域的HO·和H·自由基，并将这类高能量的自由基转变为稳定的自由基HPO·和PO·，抑制自由基的连锁反应，从而使热分解反应得到有效抑制。ADP受热时阻燃剂中的磷酸会脱水生成偏磷酸，起到促进基体材料脱水成炭的作用，同时偏磷酸可以聚合生成一种不可燃膜聚偏磷酸，覆盖在材料表面，起到隔氧隔热的作用。聚偏磷酸可促进ATH更完全释放出结晶水，一方面吸收热量,降低复合材料的温度；另一方面稀释材料周围可燃性气体和氧气的浓度,阻止火焰产生或蔓延。同时,聚偏磷酸是不易挥发的胶状稳定化合物,与烧剩的三氧化二铝粘连在一起覆盖在材料表层,可有效阻隔氧气和热量传递本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玻纤增强制备PA6阻燃材料，其特征在于，所述材料配比参数包括以下指标：以MH/ ATH为阻燃剂，将PA6、阻燃剂、填料按配比称量，PA6/g100、玻纤/g 50、MH：ATH3：1、KH‑550/%1.5、阻燃剂总量72g，混匀，将混合后的物料加入到转矩流变仪中,在240℃下混匀，然后通过强力粉碎机机粉碎造粒，最终将粉碎的粒料利用注塑机对其注塑成型；当 m（MH）：m（ATH）=3：1时，拉伸强度为100.97 MPa，弯曲强度为156.27 MPa，氧指数可达到31.8%，垂直燃烧测试结果UL94 V‑2；以ATH和ADP为阻燃剂，当m（ATH）：m（ADP）=5:1时，拉伸强度为103.02 MPa，弯曲强度为123.49 MPa，氧指数可达到37%，垂直燃烧测试结果UL94 V‑0；由热重分析测试、扫描电子显微镜测试结果得出在最佳工艺条件下，800℃时，残炭率分别可达到45.93%，43.51%；燃烧时出现明显碳层。

【技术特征摘要】
1.一种玻纤增强制备PA6阻燃材料，其特征在于，所述材料配比参数包括以下指标：以MH/ATH为阻燃剂，将PA6、阻燃剂、填料按配比称量，PA6/g100、玻纤/g50、MH：ATH3：1、KH-550/%1.5、阻燃剂总量72g，混匀，将混合后的物料加入到转矩流变仪中,在240℃下混匀，然后通过强力粉碎机机粉碎造粒，最终将粉碎的粒料利用注塑机对其注塑成型；当m（MH）：m（ATH）=3：1时，拉伸强度为100.97MPa，弯曲强度为156.27MPa，氧指数可达到31.8%，垂直燃烧测试结果UL94V-2；以ATH和ADP为阻燃剂，当m（ATH）：m（ADP）=5:1时，拉伸强度为103.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈月，刘婷婷，冯凌，
申请(专利权)人：盘锦职业技术学院，
类型：发明
国别省市：辽宁,21