一种无卤阻燃增韧尼龙及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属涉及一种无卤阻燃增韧尼龙及其制备方法和应用。所述方法为：将一部分阻燃剂与增韧剂混合后造粒，然后将其与尼龙、剩余阻燃剂、润滑剂、抗氧剂再进行混合造粒，得到无卤阻燃增韧尼龙复合材料。第一步造粒所用的阻燃剂占总阻燃剂用量的50‑80％；提高了阻燃剂的利用效率，尼龙复合材料具有更优的阻燃性能、耐冲击性能和抗拉伸性能。

A halogen free flame retardant toughened nylon and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种无卤阻燃增韧尼龙及其制备方法和应用
本专利技术属于尼龙复合材料制备
，具体涉及一种无卤阻燃增韧尼龙及其制备方法和应用。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。尼龙是一种用途最广、种类最多的工程塑料，该材料具有良好的力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学溶剂性、自润滑性和一定的阻燃性，同时该材料加工性能优良，可一体化成型复杂的结构部件，被广泛用于各个领域。但是尼龙也存在吸水性强、低温和干燥冲击强度差等缺点，这限制了尼龙材料的应用范围。聚烯烃或者聚烯烃弹性体可以用作尼龙增韧剂，将其与尼龙混合，可以显著改善该材料吸水性强、低温冲击性能差的缺点，为了提高极性的尼龙与非极性增韧剂之间的相容性，作为尼龙增韧剂使用时，聚烯烃或者聚烯烃弹性体需要用极性单体(如马来酸酐)进行接枝改性，即马来酸酐接枝聚烯烃或烯烃弹性体。加入聚烯烃或者聚烯烃弹性体可以显著提高尼龙材料的低温冲击性能，但是材料的阻燃性能却大幅下降。这是因为聚乙烯的氧指数(LOI)为17，UL94的阻燃等级为HB，纯尼龙的氧指数为30，UL94的阻燃等级为V2，所以增韧尼龙的阻燃等级小于V2，难以满足很多应用领域要求的V0阻燃性能。通过加入阻燃剂可以提高增韧尼龙的阻燃性，随着人们对安全和环境问题的重视，传统的卤素阻燃剂逐渐被无卤阻燃剂所替代。无卤阻燃增韧尼龙6和尼龙66合金(CN1854191A)公开了一种无卤阻燃增韧尼龙6和尼龙66合金及其制备方法，将尼龙630～65份、增韧剂1～20份、阻燃剂A0.1～15份、阻燃剂B0.1～15份、成炭剂0.1～2份、抗氧剂0.1～1份、抗紫外剂0.1～1份在高速混合机中混合2～5min，然后在180～260℃、螺杆转速180～600转/分钟条件下挤出造粒得到合金，材料冲击强度140～150J/m，阻燃等级为V0。一种阻燃超韧复合改性尼龙母料的生产方法(CN101074316A)公开了一种阻燃超韧复合改性尼龙母料的生产方法，将尼龙1～5份、相容增韧剂70～80份、增韧剂20～30份、阻燃剂70～135份、抗氧剂1～3份、分散剂0.5～1.5份在140～220℃、螺杆转速30转/分钟条件下挤出造粒得到，材料阻燃等级为V0。增韧改性阻燃尼龙波纹管(CN107129679A)公开了一种增韧改性阻燃尼龙波纹管及其制备方法，将尼龙100份、增韧剂5～10份、阻燃剂10～20份、助剂5～15份混合后经特殊设备高温挤出成型，波纹管阻燃等级为V2。从已有关于阻燃增韧尼龙复合材料制备的专利中可以看到，专利技术人是将尼龙、增韧剂、阻燃剂及其它助剂一次性混合后挤出造粒制备的，这种方式存在诸多缺点：①由于增韧剂比尼龙更加容易燃烧，这种一次性混合后造粒制备的材料中，阻燃剂分散在整个材料中，尼龙相和增韧剂相受到相当的阻燃剂保护，当材料发生燃烧时，更容易燃烧的增韧剂由于缺乏足够多阻燃剂的保护而比尼龙相更加容易燃烧，因此这种方式得到复合材料的阻燃性能不高，为了达到更好的阻燃等级必然提高阻燃剂含量，而降低了材料力学性能；②由于增韧剂相熔体粘度高于尼龙相，在这种一次性混合方式制备的材料中，阻燃剂难以在挤出过程中大量进入高粘度的增韧剂相，使得阻燃剂更多的分散在低粘度尼龙相中，而尼龙与增韧剂相比阻燃等级高，更容易燃烧的增韧剂相含有的阻燃剂浓度要低于不太容易燃烧的尼龙相中阻燃剂浓度，因此这种方式制备的复合材料难以在尼龙相和增韧剂相中形成合理的阻燃剂浓度分配，使得阻燃剂利用效率低。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种无卤阻燃增韧尼龙及其制备方法和应用。为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种无卤阻燃增韧尼龙制备方法，所述方法为：将一部分阻燃剂与增韧剂混合后造粒，实现增韧剂内部阻燃剂的充分混合，然后将其与尼龙、剩余阻燃剂、润滑剂、抗氧剂再进行混合造粒，实现阻燃剂在增韧剂颗粒表面和尼龙基体内部的分散，从而达到阻燃剂在材料中的合理分配，得到无卤阻燃增韧尼龙复合材料。本专利技术采用两步法进行制备尼龙，第一步先将一部分阻燃剂与增韧剂混合造粒，使阻燃剂在增韧剂内部预先充分混合，使增韧剂能够得到合适数量阻燃剂的保护，所得到的颗粒再与一部分阻燃剂混合，使所得颗粒表面再次包覆阻燃剂，使增韧剂进一步受到阻燃剂的保护，同时尼龙组份内部也分布合理的阻燃剂浓度，最终提高了复合材料的阻燃性能；在第一步中阻燃剂和增韧剂单独进行混合分散，使得阻燃剂与增韧剂相互混合分散，实现增韧剂内部的阻燃保护，然后所得颗粒再与尼龙和剩余阻燃剂进行混合造粒，使得阻燃剂表面包覆阻燃剂，同时尼龙基体中也均匀分散阻燃剂，从而使得整体复合材料中阻燃剂浓度的合理优化，尼龙相和增韧内部与表面阻燃剂的浓度分配较为合理，提高了阻燃剂的利用效率。在一些实施例中，第一步造粒所用的阻燃剂占总阻燃剂用量的50-80％；优选为50-60％。本专利技术中研究得到两步法中第一步和第二步分别使用的阻燃剂重量比，使阻燃剂的分配更加合理，提高阻燃剂的利用率。在一些实施例中，各个原料的重量比为：尼龙5～84.85份、增韧剂5～20份、阻燃剂10～60份、润滑剂0.1～3份、抗氧剂0.1～2份。优选的，尼龙39-68份、增韧剂5～20份、阻燃剂10～60份、润滑剂0.5～3份、抗氧剂0.5～2份。本专利技术的各个原料配比相比于现有的原料配比，各个组分之间比例不同，本专利技术的制备方法不同，各个组分的作用均得到了充分的发挥。在一些实施例中，第一步造粒的过程为混合、挤出、牵引、冷却、干燥、切粒得到颗粒。优选的，混合的时间为25-35min，挤出温度为110-150℃，挤出的主螺杆转速10～100转/分钟，喂料螺杆转速10～70转/分钟。在一些实施例中，第二步造粒造粒的过程为混合、挤出、牵引、冷却、干燥、切粒。优选的，混合的时间为25-35min，挤出温度为220℃～380℃，主螺杆转速10～600转/分钟，喂料螺杆转速10～70转/分钟。在一些实施例中，尼龙为尼龙6、尼龙66、尼龙46、尼龙610、尼龙612、尼龙9、尼龙11、尼龙12、尼龙1010、尼龙1012、尼龙1212中的一种或几种的混合物。在一些实施例中，增韧剂为马来酸酐聚烯烃接枝物：马来酸酐接枝聚烯烃为马来酸酐接枝低密度聚乙烯(LDPE)、马来酸酐接枝高密度聚乙烯(HDPE)、马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯(LLDPE)、马来酸酐接枝聚丙烯(PP)、马来酸酐接枝乙烯丙烯共聚物(EPR)、马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE)、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM)中的一种或几种的混合物。在一些实施例中，阻燃剂为氢氧化镁(Mg(OH)2)、氢氧化铝(Al(OH)3)、三氧化二锑(Sb2O3)、硼酸锌(ZnB4O7)、红磷、包覆红磷、微胶囊化红磷、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)、三聚氰胺磷酸盐(MP)、聚磷酸铵(APP)、季戊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无卤阻燃增韧尼龙制备方法，其特征在于：所述方法为：将一部分阻燃剂与增韧剂混合后造粒，然后将其与尼龙、剩余阻燃剂、润滑剂、抗氧剂再进行混合造粒，得到无卤阻燃增韧尼龙复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种无卤阻燃增韧尼龙制备方法，其特征在于：所述方法为：将一部分阻燃剂与增韧剂混合后造粒，然后将其与尼龙、剩余阻燃剂、润滑剂、抗氧剂再进行混合造粒，得到无卤阻燃增韧尼龙复合材料。


2.根据权利要求1所述的无卤阻燃增韧尼龙制备方法，其特征在于：第一步造粒所用的阻燃剂占总阻燃剂用量的50-80％；优选为50-60％。


3.根据权利要求1所述的无卤阻燃增韧尼龙制备方法，其特征在于：各个原料的重量比为：尼龙5～84.8份、增韧剂5～20份、阻燃剂10～60份、润滑剂0.1～3份、抗氧剂0.1～2份；
优选的，尼龙39-68份、增韧剂5～20份、阻燃剂10～60份、润滑剂0.5～3份、抗氧剂0.5～2份。


4.根据权利要求1所述的无卤阻燃增韧尼龙制备方法，其特征在于：第一步造粒的过程为混合、挤出、牵引、冷却、干燥、切粒得到颗粒；
优选的，混合的时间为25-35min，挤出温度为110-150℃，挤出的主螺杆转速10～100转/分钟，喂料螺杆转速10～70转/分钟；
或，第二步造粒造粒的过程为混合、挤出、牵引、冷却、干燥、切粒；
优选的，混合的时间为25-35min，挤出温度为220℃～380℃，主螺杆转速10～600转/分钟，喂料螺杆转速10～70转/分钟。


5.根据权利要求1所述的无卤阻燃增韧尼龙制备方法，其特征在于：尼龙为尼龙6、尼龙66、尼龙46、尼龙610、尼龙612、尼龙9、尼龙11、尼龙12、尼龙1010、尼龙1012、尼龙1212中的一种或几种的混合物。


6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋波，蔡飞鹏，王波，姜桂林，秦显忠，
申请(专利权)人：山东省科学院能源研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37