一种尼龙直接注射成型用高效增强型阻燃导热遮光多功能母粒及其制备方法技术

本发明专利技术属于塑料改性及加工技术领域，尤其涉及一种可直接应用于尼龙树脂制品注射成型加工的高效增强型阻燃导热遮光多功能母粒及其制备方法；该功能母粒由A和B两种母粒组合而成，A母粒的质量百分比组成如下：玻璃纤维50.0～60.0wt.%、高流动尼龙树脂25.0～35.0wt.%、马来酸酐接枝离聚体5.0～10.0wt.%、星形尼龙6树脂3.0～8.0wt.%、抗氧剂0.1～0.3wt.%本发明专利技术所制备的功能母粒与传统塑料功能母粒相比，避免了加工过程中，因玻璃纤维与阻燃剂及无机功能改性添加剂颗粒相互剪切磨损造成改性效能互损，同时解决了上述两个改性体系加工温度不匹配的难题，较传统增强溴系阻燃体系相比，显著提高了两者的改性效能；该母粒具有易分散加工特征，可直接与尼龙6树脂按配比简单混合后注塑成型。

A multi-functional masterbatch for direct injection moulding of nylon and its preparation method

The invention belongs to the field of plastic modification and processing technology, in particular to an efficient enhanced flame retardant, heat conductive and light shielding multifunctional masterbatch which can be directly applied to the injection moulding of nylon resin products and its preparation method; the functional masterbatch is composed of two masterbatches A and B, and the mass percentage of A masterbatch is as follows: glass fiber 50.0-60.0wt.%, high flow nylon resin 25.0-35.0wt. Compared with the traditional plastic functional masterbatch, the functional masterbatch prepared by the present invention avoids the mutual loss of modification efficiency due to the shear and wear of glass fiber, flame retardant and inorganic functional modified additive particles during processing, and solves the above two modification systems. Comparing with the traditional bromine flame retardant system, the modification efficiency of the two systems is significantly improved. The masterbatch is easy to be dispersed and processed, and can be directly mixed with nylon 6 resin in a simple proportion for injection moulding.

【技术实现步骤摘要】
一种尼龙直接注射成型用高效增强型阻燃导热遮光多功能母粒及其制备方法
本专利技术属于塑料改性及加工
，尤其涉及一种可直接应用于尼龙树脂制品注射成型加工的高效增强型阻燃导热遮光多功能母粒及其制备方法。
技术介绍
采用双螺杆挤出机实施熔融共混是实施塑料改性的传统方法，利用同向双螺杆挤出机高效优异的混合效能，可将热塑性塑料与各类改性添加剂进行连续化熔融共混挤出造粒，所制备的改性专用料将再次用于注射或挤出加工成型出各种制品。这一技术路线不仅使塑料制品的强度、韧性、刚度、耐蠕变、抗挠曲等物理机械性能获得有效提高，而且还能够赋予塑料制品阻燃、导电、导热、导磁、抗静电、抗菌等特殊的物理化学功效。虽然该技术路在当前塑料改性加工领域中占据主流位置，然而在该技术实施过程中，所有基体树脂与改性添加剂都必须经过双螺杆挤出和注射成型两次熔融加工热历程，聚合物分子链及其相关改性添加剂会出现不同程度的降解，导致塑料制品最终的长期使用寿命缩短。这一技术路线也增加了改性塑料的加工周期和能耗，有悖于当前绿色可持续工业发展的基本理念。此外，针对不同形状及不同材料质的改性添加剂可能存在加工装备和加工工艺的巨大差异，例如利用双螺杆挤出机加工可发挥高温高剪切功效将增强增韧等改性效能发挥到最大限度；而利用密炼机的低温和长时间捏合功效，可将不耐温助剂、低熔点助剂、低堆积密度难喂料粉体、易吸水助剂、液体和胶体助剂、晶须等各类添加剂充分混合并分散均匀，然而采用双螺杆挤出机熔融挤出共混则无法实现这样的加工效果。采用塑料功能母粒的方式来制备改性塑料是当前塑料改性
发展过程中的一项重要措施。利用预先制备好的含有高浓度改性添加剂的功能母粒与塑料原料通过双螺杆挤出机或者密炼机实施熔融共混和挤出造粒，不仅能更有效提高添加剂在基体中的分散性并取得更优异的改性效果，还能够减少加工车间的粉尘污染，是实现改性塑料绿色加工的重要途径之一。随着塑料母粒的功能化设计及制备技术的飞速发展，塑料母粒的功能越来越强大、品种越来越丰富，其应用领域也不断拓展，塑料改性的母粒化应用必将成为未来改性塑料清洁化生产领域中一项不可或缺的共性关键技术。目前，随着塑料应用领域的不断拓展，对其性能的要求来越来越高，很多应用领域需要塑料制品具备高强度、高韧性、耐高温、阻燃、导热、导电等多重功能和优异的综合性能，对每一种改性料的制备加工都需要添加各种各样材质及形态的改性添加剂和助剂，这对传统塑料改性技术提出了极大的挑战。虽然塑料功能母粒技术的发展为这一挑战提供了技术支撑，但在实际操作过程中仍然存在很多技术难题。其中最主要技术难题包括以下三点：①不同材质及形态的改性添加剂和助剂只有采用不同加工装备及工艺才能最大限度地发挥其各自的改性功效；②不同材质及形态的改性添加剂及助剂与基体树脂在同一加工装备（双螺杆挤出机或密炼机）上实施熔融共混会因其相互剪切磨损造成改性效能互损；③不同材质改性添加剂及助剂与基体树脂熔融共混的加工温度差异性大，如果同时在相同加工装备中实施共混会产生严重的温度不匹配问题，导致改性效果变差。例如增强型阻燃、导热和遮光多功能塑料体系改性，当增强用玻璃纤维、有机阻燃剂、无机阻燃协效剂、无机导热和遮光粉体同时与基体树脂在双螺杆挤出机或密炼机内进行熔融共混时，纤维与无机粒子之间会因相互间磨损造成纤维长径比大幅下降，导致纤维增强效果变差；纤维与有机阻燃剂也会因内摩擦生热导致阻燃剂分解，严重影响阻燃效果。此外，玻璃纤维增强塑料改性体系与阻燃改性塑料体系的加工温度存在明显的差异，通常增强改性体系的加工温度要比阻燃体系的加工温度高40～70℃，如果将这两类改性体系在同一加工装备相同加工条件下实施熔融共混，必将损害其中一个体系的改性功效。上述不同添加剂体系之间改性效能互损问题，目前在塑料的高性能化和多功能化改性技术实施过程尤为突出。针对塑料的高性能化和多功能化改性同步实施过程中存在的问题，本专利专利技术了采用功能组合双母粒的思路来实施塑料的增强及多重功能改性的开发思路。即针对塑料改性添加剂材质的特点，将共混加工中可能存在改性效能互损的添加剂分别制备成A和B两种母粒，并根据这两种母粒所含改性添加剂的结构、材质和物性特点，分别设计出各自的高度均匀分散体系。然后将两种功能母粒同步应用于塑料制品注射成型加工，这样即可避免塑料增强及功能化改性加工过程中产生的改性添加剂效能互损、加工温度不匹配问题，同时发挥不同材质改性添加剂及助剂的最大改性效能，还可避免传统功能母粒与基体树脂再次挤出造粒加工，从而有效地提高了塑料改性的效果、减少生产加工周期产，并节约了生产能源消耗。这一思路将为实现高效节能的绿色塑料加工提供重要的途径。尼龙树脂是一类当前全球使用量最大的工程塑料，通过对尼龙树脂进行高性能化和功能化改性，可极大拓展其应用领域。作为一种重要尼龙树脂改性专用料，增强型阻燃导热遮光改性尼龙专用料是一种非常重要的多功能尼龙改性专用料，被大量应用于工业及民用电器外壳、电子电路支撑件及接插件和LED灯罩及内部制件的制造。但是在此类多功能尼龙改性专用料，将无机增强纤维和阻燃剂同时添加到尼龙树脂中进行熔融共混挤出，就会出现典型的添加剂改性效能互损现象。
技术实现思路
为解决现有玻璃纤维增强阻燃导热遮光改性尼龙专用料制备过程中存在的改性效能互损难题，本专利技术提供一种可直接应用于尼龙塑料制品注射成型加工的高效增强阻燃功能母粒及其制备方法。该功能母粒由A和B两种功能母粒组合而成。其中A母粒主要由玻璃纤维、高流动尼龙树脂和低粘性星形尼龙6树脂组成，通过双螺杆熔融挤出共混加工制备成增强母粒；B母粒主要由溴–锑复配阻燃剂和以马来酸酐接枝弹性离聚体为主的超分散性载体树脂组成，通过密炼机制备为阻燃导热遮光功能母粒。运用将两种母粒分别加工的方法可取得以下技术优势：①避免了玻璃纤维与溴系阻燃剂直接共混产生内摩擦生热，导致卤系阻燃剂的分解；②避免了玻璃纤维与无机阻燃协效剂（如三氧化二锑或硼酸锌）、导热剂和遮光剂之间因相互剪切磨损造成的纤维长径比大幅下降；③解决了玻璃纤维增强尼龙树脂与溴–锑复配阻燃尼龙、导热尼龙、遮光尼龙多种改性体系熔融共混加工温度不匹配的难题；④采用马来酸酐接枝弹性离聚体分别作为A和B母粒载体组分，其反应性端基可在无阻燃粉体干扰的环境下与尼龙树脂的端基有最大的接触机会，最大限度发挥其增韧效果，还能提高配方中有机无机各组分间的界面粘结性，同时也有提高了复合物熔体流动性，提升了制品表面光洁度和抗变形能力。此外，针对A和B两种母粒均根据其所负载的改性添加剂的物性特征，实施了促进其润滑及高效分散的配方体系设计。因此，可根据性能要求直接将A和B母粒按一定配比与尼龙树脂简单混合后注塑成型，亦可增加其它树脂和/或母粒一起注塑成型：包括但不局限于：共聚尼龙、色母粒、增韧母粒、成核母粒、扩链母粒、润滑母粒、抗静电母粒、防老化母粒、镭雕母粒、硅酮母粒和抗菌母粒。由于注塑机内所用的是单螺杆熔体推进模式，对玻璃纤维、导热剂、遮光剂和阻燃剂的剪切作用非常微弱，基本不会对两者的改性功效造成损害。因此，这一方法不仅有效避免了玻璃纤维与导热剂、遮光剂和阻燃剂因再次通过双螺杆共混挤出加工所造成的改性效能互损，极大地提高了对尼龙树脂的增强阻燃改性效果，同时还使所专利技术母粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种尼龙树脂直接注射成型用高效增强型阻燃导热遮光功能母粒，其特征在于：所述功能母粒由A和B两种母粒组合而成，所述A母粒的质量百分比组成如下：玻璃纤维50.0～60.0wt.%、高流动尼龙树脂25.0～35.0wt.%、马来酸酐接枝离聚体5.0～10.0wt.%、星形尼龙6树脂3.0～8.0wt.%、抗氧剂0.1～0.3wt.%，所述B母粒的质量百分比组成如下：溴系阻燃剂45.0～55.0wt.%、无机阻燃协效剂10.0～20.0wt.%、导热剂10.0～20.0wt.%、遮光剂2.0～5.0wt.%、马来酸酐接枝弹性体离聚体5.0～10.0wt.%、星形尼龙6树脂5.0～8.0wt.%、分散剂0.5～1.0wt.%、润滑剂0.5～1.0wt.%。

【技术特征摘要】
1.一种尼龙树脂直接注射成型用高效增强型阻燃导热遮光功能母粒，其特征在于：所述功能母粒由A和B两种母粒组合而成，所述A母粒的质量百分比组成如下：玻璃纤维50.0～60.0wt.%、高流动尼龙树脂25.0～35.0wt.%、马来酸酐接枝离聚体5.0～10.0wt.%、星形尼龙6树脂3.0～8.0wt.%、抗氧剂0.1～0.3wt.%，所述B母粒的质量百分比组成如下：溴系阻燃剂45.0～55.0wt.%、无机阻燃协效剂10.0～20.0wt.%、导热剂10.0～20.0wt.%、遮光剂2.0～5.0wt.%、马来酸酐接枝弹性体离聚体5.0～10.0wt.%、星形尼龙6树脂5.0～8.0wt.%、分散剂0.5～1.0wt.%、润滑剂0.5～1.0wt.%。2.根据权利要求1所述一种尼龙树脂直接注射成型用高效增强型阻燃导热遮光多功能母粒，其特征在于：所述玻璃纤维为长度分布为3.0～5.0mm的定长短切纤维，所述高流动尼龙树脂为熔体流动指数大于47.0g/10min的尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010树脂，所述星形尼龙6树脂为三臂、四臂、六臂和八臂星形尼龙6中的一种或几种。3.根据权利要求1所述一种尼龙树脂直接注射成型用高效增强型阻燃导热遮光功能母粒，其特征在于：所述马来酸酐接枝弹性体离聚体为由钠、钙、镁、钡或锌离子交联的马来酸酐接枝乙烯–辛烯–丙烯酸共聚弹性离聚体。4.根据权利要求1所述一种尼龙树脂直接注射成型用高效增强型阻燃导热遮光功能母粒，其特征在于：所述抗氧剂为1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯和双（2，4—二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯按质量比为1:1组成的复配物。5.根据权利要求1所述一种尼龙树脂直接注射成型用高效增强型阻燃导热遮光功能母粒，其特征在于：所述溴系阻燃剂为所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、溴化聚苯乙烯和聚溴化苯乙烯中的任意一种或几种，优选为溴化聚苯乙烯；所述无机阻燃协效剂为三氧化二锑和硼酸锌中的任意一种或两种，所述无机阻燃协效剂为三氧化二锑和硼酸锌中的任意一种或两种，所述导热剂为粉体状的氮化硼、氮化铝、碳化硅、三氧化二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翰卿，汪晓东，孙艳军，邱小龙，曹津津，
申请(专利权)人：江苏万纳普新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32