一种低烟低毒玻纤增强阻燃PA6复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及PA6材料改性技术领域，具体涉及一种低烟低毒玻纤增强阻燃PA6复合材料及其制备方法。该低烟低毒玻纤增强阻燃PA6复合材料包括如下原料：PA6树脂、阻燃母粒、抑烟剂、抗氧剂、扩链剂、润滑剂和玻璃纤维。该低烟低毒玻纤增强阻燃PA6复合材料既具有良好的导热系数和机械性能，同时在燃烧时具有较低的烟密度和烟雾毒性，符合高铁标准EN_45545‑2和TB/T 3138‑2006对烟密度、烟雾毒性的要求。

A low smoke and low toxicity glass fiber reinforced flame retardant PA6 composite and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种低烟低毒玻纤增强阻燃PA6复合材料及其制备方法
本专利技术涉及PA6材料改性
，具体涉及一种低烟低毒玻纤增强阻燃PA6复合材料及其制备方法。
技术介绍
尼龙6(又称PA6)的化学物理特性和尼龙66很相似，然而，它的熔点较低，而且工艺温度范围很宽，它的抗冲击性和抗溶解性比尼龙66塑料要好，但吸湿性也更强。因为塑件的许多品质特性都要受到吸湿性的影响，因此使用尼龙6设计产品时要充分考虑到这一点。为了提高尼龙6的机械特性，经常加入各种各样的改性剂，玻纤就是最常见的添加剂，但加入玻纤过多，反而对材料的机械特性不利，甚至易脆裂。很多电子电器塑料件对材料都有阻燃的要求，传统的阻燃材料多为卤素阻燃，其对材料机械性能影响较小，但因其阻燃的机理，卤素阻燃材料在抑燃过程中会产生大量的烟雾和有毒有害物质，故现有阻燃材料大多往无卤阻燃体系发展，例如在复合材料中加入磷氮系无卤阻燃剂，虽然磷氮系无卤阻燃材料在抑燃过程中产生的烟雾量较卤素阻燃相对较小，但其需要添加大剂量的无卤阻燃剂才能起到较好的阻燃效果，对材料的性能影响极大，特别是对材料的力学性能造成不良影响；另外，高铁标准EN_45545-2和TB/T3138-2006中对带压工作的电子电器部件在燃烧时产生的烟密度、烟雾毒性等有严格的要求，传统的卤素和无卤阻燃PA、PBT或PC的复合材料都不能满足要求。即使现有技术中聚四氟乙烯(PTFE)或聚醚酮(PEK)可达到高铁标准EN_45545-2的要求，但PTFE和PEK均为特种工程塑料，其原料成本比PA6的原料成本贵得多，生产成本高。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种低烟低毒玻纤增强阻燃PA6复合材料，该复合材料既具有良好的导热系数和机械性能，同时在燃烧时具有较低的烟密度和烟雾毒性，符合高铁标准EN_45545-2和TB/T3138-2006对烟雾密度的要求。本专利技术的另一目的在于提供一种低烟低毒玻纤增强阻燃PA6复合材料的制备方法，该制备方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，可用于大规模生产。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种低烟低毒玻纤增强阻燃PA6复合材料，包括如下重量份的原料：本专利技术的低烟低毒玻纤增强阻燃PA6复合材料，以PA6树脂作为主体树脂，加入阻燃母粒、抑烟剂、抗氧剂、扩链剂、润滑剂和玻璃纤维，相互作用，提高其阻燃效果、抑烟效果及增强效果，以使PA6复合材料既具有良好的阻燃剂、导热效果、机械性能和加工性能，燃烧时发烟量小、毒性低，满足EN_45545-2对电子电器火灾风险等级的高标准要求。其中，阻燃母粒加入量可达到550-750重量份，得益于阻燃母粒在该体系中与PA6树脂的相容性好，促使阻燃母粒能均匀分散于PA6树脂中，相较于传统的无卤阻燃剂，该阻燃母粒既能大剂量地添加且充分发挥阻燃母粒的阻燃性，又能保持良好力学性能，防止PA6树脂脆化；另外，加入的抑烟剂，其与阻燃母粒相互作用，达到阻燃、燃烧时发烟量小、毒性低的效果；加入的玻璃纤维增强PA6复合材料的力学强度，弥补阻燃母粒中的阻燃剂以及抑烟剂对力学性能的影响；在PA6复合材料中引入扩链剂可大大提高玻璃纤维以及抑烟剂与PA6树脂的相容性，从而提高PA6复合材料的机械强度。优选的，所述PA6树脂的特性粘度为2.4-3.2dL/g。采用上述技术方案，既保证PA6树脂和阻燃母粒具有较佳的刚性和韧性，又能保证其具有较佳的流动性，以便于在此基础上混合改性，获得更优异的流动性、成型效率和阻燃效果，大大提高复合材料的加工流动性和韧性，更有利于加工，降低加工成本，提高加工效率，避免在加工过程中由于PA6内摩擦以及热降解引起分子量降低。优选的，所述阻燃母粒是以特性粘度为2.5-2.8dL/g的尼龙6作为载体、填充阻燃剂氢氧化镁的无卤阻燃母粒。采用上述技术方案，以特性粘度为2.5-2.8dL/g的尼龙6作为载体提高阻燃母粒在该体系中与PA6树脂的相容性，促使阻燃剂氢氧化镁均匀分散于PA6树脂中，相较于传统的无卤阻燃剂，该阻燃母粒既能大剂量地添加且充分发挥阻燃母粒的阻燃性，又能保持良好力学性能，防止PA6树脂脆化。进一步的，所述阻燃母粒的制备方法包括如下步骤：将阻燃剂氢氧化镁和PA6树脂按重量比70-80：20-30混合均匀后，经双螺杆挤出机熔融、挤出、造粒，制得阻燃母粒；双螺杆挤出机的各区温度分别控制在一区220-230℃、二区220-230℃、三区230-235℃、四区230-240℃、五区230-240℃、六区220-235℃，模头温度220-230℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为350-450r/min。优选的，所述阻燃剂氢氧化镁为表面经氨基硅烷偶联剂表面处理的改性氢氧化镁，所述阻燃剂氢氧化镁的粒径D90为2.4-4.4μm。采用上述技术方案，经氨基硅烷偶联剂表面处理后的改性氢氧化镁引入了氨基官能团，大大提高了阻燃剂氢氧化镁与PA6树脂的亲和性，更有利于阻燃剂氢氧化镁均匀分散于PA6复合材料中，充分发挥阻燃作用，同时避免降低PA6复合材料的力学性能。阻燃剂氢氧化镁的粒径D90为2.4-4.4μm，即控制90％的阻燃剂氢氧化镁粒径分布在2.4-4.4μm，既避免了因阻燃剂氢氧化镁的粒径过大而造成材料缺陷导致降低PA6复合材料的机械性能且易脆化；又避免了因阻燃剂氢氧化镁的粒径过小而增大了生产成本且容易团聚，提高阻燃剂氢氧化镁在PA6复合材料的分散性。所述改性氢氧化镁的处理方式为将阻燃剂氢氧化镁放置于氨基硅烷偶联剂中浸泡3min，取出即得。进一步的，所述氨基硅烷偶联剂为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷、十八烷基-二甲基-(3-三甲氧硅丙基)氯化铵、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和苯氨基甲基三乙氧基硅烷中的至少一种。优选的，所述抑烟剂为氧化钼、八钼酸铵和硼酸锌中的至少一种。燃烧时，采用上述抑烟剂能与树脂形成残炭，覆盖在表面达到阻燃抑烟效果。上述抑烟剂与阻燃母粒协同作用，提高PA6复合材料的阻燃效果和抑烟效果。优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010和/或抗氧剂1098。采用上述抗氧剂，不但能够有效降低复合材料的自氧化反应速率，且能延缓复合材料的老化和降解，防止复合材料制备过程中因高温使抗氧剂分解而达不到抗氧作用，又能减少复合材料在挤出过程中受热分解，减少材料在此过程中小分子析出。优选的，所述扩链剂为多环氧官能团扩链剂，所述扩链剂的结构式为由于玻璃纤维以及抑烟剂与PA6树脂的相容性较差，加入10-30份抑烟剂和50-100份玻璃纤维，其加入量占PA6树脂的加入量比传统的无机填料PA6树脂的加入量更高，在PA6复合材料中上述多环氧官能团扩链剂既能提高PA6树脂的耐热稳定性，从而避免PA6复合材料在注塑加工过程中PA6树脂发生热降解导致机械和化学性能降低，又能提高PA6树脂与玻璃纤维、抑烟剂等无机物的相容性，从而更好地提高PA6复合材料的力学性能。控制多环氧官能团扩链剂用量在3-6份，避免用量过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低烟低毒玻纤增强阻燃PA6复合材料，其特征在于：包括如下重量份的原料：/n

【技术特征摘要】
1.一种低烟低毒玻纤增强阻燃PA6复合材料，其特征在于：包括如下重量份的原料：





2.根据权利要求1所述的一种低烟低毒玻纤增强阻燃PA6复合材料，其特征在于：所述PA6树脂的特性粘度为2.4-3.2dL/g。


3.根据权利要求1所述的一种低烟低毒玻纤增强阻燃PA6复合材料，其特征在于：所述阻燃母粒是以特性粘度为2.5-2.8dL/g的尼龙6作为载体、填充阻燃剂氢氧化镁的无卤阻燃母粒。


4.根据权利要求3所述的一种低烟低毒玻纤增强阻燃PA6复合材料，其特征在于：所述阻燃剂氢氧化镁为表面经氨基硅烷偶联剂表面处理的改性氢氧化镁，所述阻燃剂氢氧化镁的粒径D90为2.4-4.4μm。


5.根据权利要求1所述的一种低烟低毒玻纤增强阻燃PA6复合材料，其特征在于：所述抑烟剂为氧化钼、八钼酸铵和硼酸锌中的至少一种。


6.根据权利要求1所述的一种低烟低毒玻纤增强阻燃PA6复合材料，其特征在于：所述抗氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈哲，陈林，周坤豪，
申请(专利权)人：东莞市东翔塑胶有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44