阻燃剂聚酰胺组合物制造技术

提供了一种聚酰胺组合物，其包含聚酰胺；多个无机纤维；和包含次膦酸锌和含氮聚磷酸盐的阻燃剂体系。在约0.4至约3.2毫米的厚度下，该组合物表现出根据IEC‑60695‑2‑13:2010测定的约775℃或更大的灼热丝起燃温度；根据IEC‑60335‑1:2010测定的约750℃或更大的灼热丝最终产品温度(无火焰)；根据IEC‑60695‑2‑12:2010测定的约850℃或更大的灼热丝可燃性指数；根据UL94测定的V0等级；和/或根据IEC60112:2003测定的约550伏或更大的相比漏电起痕指数。

Flame retardant polyamide composition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】阻燃剂聚酰胺组合物相关申请本申请要求美国申请系列号62/573285(2017年10月17日提交)的优先权，其以其全部内容通过对其引用并入本文。专利技术背景电连接器常用在家用和工业器具中以在产品和电路之间、或在产品本身的不同组件之间提供连接。归因于它们的小尺寸和复杂的几何形状，这些电连接器中的许多是由聚酰胺组合物形成的。最近，国际电工委员会(IEC)已经在几个电安全标准(IEC60335-1及其第二部分)中采用了耐起燃性来评估电最终产品的安全性。这整合了对于用于器具的部件的聚酰胺组合物和其他树脂在它们用作绝缘材料时的耐热性和耐火性的现有要求。可适用的耐起燃和耐燃烧试验描述在“灼热丝”标准(IEC60695-2/10/11/12/13)中。由于聚酰胺化合物、尤其是当用玻璃纤维增强时，具有相对低程度的固有耐起燃性，在满足这些灼热丝标准方面的大多数常规尝试已经包括将外部的卤素基阻燃剂(例如溴化的化合物)加入至聚酰胺组合物。然而，不幸地，卤素的存在在大多数电应用中是不期望的，这归因于当组合物燃烧时的环境关注。虽然已经开发了无卤阻燃剂，但是将这样的材料用于聚酰胺树脂中典型地与对于组合物的力学性能的相应不利影响相关。照此，目前存在对于这样的阻燃剂聚酰胺组合物的需求，其可以满足IEC灼热丝要求而无需卤素基阻燃剂，但是仍然保持良好的力学性能(例如类似于没有阻燃剂的等效的级别)以及其他性能如提升的CTI和良好的绝缘性能。专利技术概述根据本专利技术的一种实施方案，公开了一种聚酰胺组合物，其包含聚酰胺、多个无机纤维，以及阻燃剂体系，该阻燃剂体系包含次膦酸锌和含氮聚磷酸盐。在约0.4至约3.2毫米的厚度下，该组合物表现出根据IEC-60695-2-13:2010测定的约775℃或更大的灼热丝起燃温度；根据IEC-60335-1:2010测定的约750℃或更大的灼热丝最终产品温度(无火焰)；根据IEC-60695-2-12:2010测定的约850℃或更大的灼热丝可燃性指数；根据UL94测定的V0等级；和/或根据IEC60112:2003测定的约550伏或更大的相比漏电起痕指数。根据本专利技术的另一实施方案，一种电连接器，其包含相对的壁，在该相对的壁之间限定用于接纳接触销的通路。该壁中的至少之一具有约4毫米或更小的厚度并且含有包含聚酰胺和玻璃纤维的聚酰胺组合物，其中该组合物表现出根据IEC-60335-1:2010测定的约750℃或更大的灼热丝最终产品温度(无火焰)；根据IEC-60695-2-13:2010测定的约775℃或更大的灼热丝起燃温度；根据IEC-60695-2-12:2010测定的约850℃或更大的灼热丝可燃性指数；根据UL94测定的V0等级；和/或根据IEC60112:2003测定的约550伏或更大的相比漏电起痕指数。本专利技术的其他特征和方面在以下更详细阐述。详述本领域技术人员将理解目前的讨论仅是示例性实施方案的描述，并非打算限制本专利技术较宽的方面。通常来说，本专利技术涉及一种聚酰胺组合物，其含有至少一种聚酰胺树脂与无机纤维和阻燃剂体系的组合，该阻燃剂体系包括次膦酸锌和含氮聚磷酸盐。典型地，聚酰胺占该组合物的约30wt％至约80wt％，在一些实施方案中约35wt％至约75wt％和在一些实施方案中约40wt％至约70wt％。无机纤维可以占该组合物的约5wt％至约50wt％，在一些实施方案中约10wt％至约40wt％和在一些实施方案中约15wt％至约30wt％。同样，阻燃剂体系典型地占该聚酰胺组合物的约5wt％至约40wt％，在一些实施方案中约10wt％至约40wt％和在一些实施方案中约15wt％至约35wt％。通过对这些组分的性质和这些组分的相对浓度的选择性控制，本专利技术人已经发现所得的聚酰胺组合物可以实现阻燃性和良好力学性能的独特组合，甚至当成形为具有相对小厚度如约4毫米或更小、在一些实施方案中约0.2至约3.2毫米或更小和在一些实施方案中约0.4至约1.6毫米(例如0.4或0.8毫米)的成形零件时也是如此。作为本领域已知的，组合物的阻燃性可以通过灼热丝试验来表征。例如在灼热丝试验期间，可以测量当与加热的试验板接触放置时，组合物将起燃和燃烧超过5秒的温度。该温度被称作灼热丝起燃温度(“GWIT”)，并且根据IEC-60695-2-13:2010在例如上述零件厚度(例如约0.4至约3.2毫米)下测量。通常来说，本专利技术的组合物可以表现出约775℃或更大，在一些实施方案中约800℃和在一些实施方案中约825℃或更大的GWIT。组合物的阻燃性也可以通过在例如上述零件厚度(例如约0.4至约3.2毫米)下根据IEC-60695-2-12:2010进行的灼热丝试验期间，在除去加热的元件之后，材料在30秒内不起燃或自熄灭的最高温度来表征。该温度被称作本专利技术组合物的灼热丝可燃性指数(“GWFI”)，并且典型地是约850℃或更大，在一些实施方案中约875℃或更大和在一些实施方案中是约900℃或更大。组合物还可以表现出约750℃或更大，在一些实施方案中约775℃或更大和在一些实施方案中约800℃或更大的灼热丝最终产品温度(“GWEPT”)(无火焰)，其针对具有例如上述厚度(例如约0.4至约3.2毫米)的标准零件(例如端子排/连接器)根据IEC-60335-1:2010来测量。如果期望的话，零件可以在大于一个位置(例如位置1、2或3)中试验，这可以基于内部活动连接的位置。除了灼热丝试验之外，本专利技术组合物的可燃性还可以根据Underwriter’sLaboratoryBulletin94，标题为“塑料材料的可燃性试验(TestsforFlammabilityofPlasticMaterials)，UL94”的程序来表征。几个等级可以基于到熄灭的时间((5个样本组的总火焰时间)和抗滴能力来应用，如以下更详细描述的。例如根据该程序，组合物在例如上述零件厚度(例如约0.4至约3.2毫米)下可以表现出V0等级，这意味着它的总火焰时间是约50秒或更小。为了实现V0等级，组合物还可以表现出为0的起燃棉花的燃烧颗粒的总滴落数。本专利技术的组合物还可以表现出当根据IEC60112:2003在例如上述零件厚度下测量时，相对高的相比漏电起痕指数(“CTI”)。例如该组合物可以表现出约550伏或更大，在一些实施方案中约575伏或更大，在一些实施方案中约600伏或更大，和在一些实施方案中约625伏或更大的CTI。常规上，据信具有阻燃性能的组合物无法实现用于各种应用的期望的力学性能。然而，本专利技术人已经发现本专利技术的组合物仍然可以实现良好的冲击强度、拉伸性能和弯曲性能。例如聚酰胺组合物可以表现出约5kJ/m2或更大，在一些实施方案中约6kJ/m2或更大，在一些实施方案中约7至约30kJ/m2，和在一些实施方案中约8至约25kJ/m2的沙尔皮无缺口冲击强度，其在23℃或-30℃下根据ISO测试号179-1:2010(技术上等效于ASTMD256-10，方法B)测量。组合物还可以表现出约40兆帕(“MPa”)或更大，在一些实施方案中约50MPa或更大，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酰胺组合物，其包含聚酰胺、多个无机纤维以及阻燃剂体系，该阻燃剂体系包含次膦酸锌和含氮聚磷酸盐，其中在约0.4至约3.2毫米的厚度下，该组合物表现出：/n约775℃或更大的灼热丝起燃温度，其根据IEC-60695-2-13:2010测定；/n约750℃或更大的灼热丝最终产品温度(无火焰)，其根据IEC-60335-1:2010测定；/n约850℃或更大的灼热丝可燃性指数，其根据IEC-60695-2-12:2010测定；/nV0等级，其根据UL94测定；和/或/n约550伏或更大的相比漏电起痕指数，其根据IEC60112:2003测定。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171017 US 62/573,2851.一种聚酰胺组合物，其包含聚酰胺、多个无机纤维以及阻燃剂体系，该阻燃剂体系包含次膦酸锌和含氮聚磷酸盐，其中在约0.4至约3.2毫米的厚度下，该组合物表现出：
约775℃或更大的灼热丝起燃温度，其根据IEC-60695-2-13:2010测定；
约750℃或更大的灼热丝最终产品温度(无火焰)，其根据IEC-60335-1:2010测定；
约850℃或更大的灼热丝可燃性指数，其根据IEC-60695-2-12:2010测定；
V0等级，其根据UL94测定；和/或
约550伏或更大的相比漏电起痕指数，其根据IEC60112:2003测定。


2.权利要求1的聚酰胺组合物，其中聚酰胺占该组合物的约30wt％至约80wt％，无机纤维占该组合物的约5wt％至约50wt％，和/或该阻燃剂体系占该组合物的约5wt％至约40wt％。


3.权利要求1的聚酰胺组合物，其中该次膦酸锌具有通式(I)和/或通式(II)：



其中，
R7和R8独立地是氢或具有1-6个碳原子的取代或未取代的、直链、支化或环状的烃基；
R9是取代或未取代的、直链、支化或环状的C1-C10亚烷基、亚芳基、芳基亚烷基或烷基亚芳基；
Z是锌；
y和n是1；和
m是2。


4.权利要求1的聚酰胺组合物，其中次膦酸盐是以下的酸的锌盐：二甲基次膦酸、乙基甲基次膦酸、二乙基次膦酸、甲基正丙基次膦酸、甲烷-二(甲基次膦酸)、乙烷-1,2-二(甲基次膦酸)、己烷-1,6-二(甲基次膦酸)、苯-1,4-二(甲基次膦酸)、甲基苯基次膦酸、二苯基次膦酸、连二磷酸或其混合物。


5.权利要求1的聚酰胺组合物，其中次膦酸锌占该组合物的约0.5wt％至约15wt％。


6.权利要求1的聚酰胺组合物，其中该含氮聚磷酸盐具有以下通式：



v是1-1000；和
Q是氮碱。


7.权利要求6的聚酰胺组合物，其中该氮碱是三聚氰胺。


8.权利要求1的聚酰胺组合物，其中含氮聚磷酸盐占该组合物的约1wt％至约30wt％。
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【专利技术属性】
技术研发人员：G·帕泽蒂，H·布兰特，
申请(专利权)人：塞拉尼斯销售德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE