聚酰胺复合材料及其合成方法技术

本发明专利技术公开了一种聚酰胺复合材料及其合成方法，所述聚酰胺复合材料由以下原料合成得到：己二胺、对苯二甲酸、己内酰胺、反应型磷系阻燃剂、包覆型三聚氰胺氰尿酸盐和四甲基哌啶胺。该聚酰胺复合材料具有优异力学性能和阻燃性能，可应用于电子电气、汽车、5G等耐高温阻燃部件。部件。部件。

【技术实现步骤摘要】
聚酰胺复合材料及其合成方法


[0001]本专利技术属于材料领域，特别是涉及一种聚酰胺复合材料及其合成方法。

技术介绍

[0002]随着环境保护观念逐渐深入人心以及国内外一系列环保法规的颁布实施，安全环保的高性能材料日益受到人们的关注。如2008年RoHS对十溴二苯醚 (DBDPO)的解除禁令的通知被欧洲法院否决；欧洲公安部消防局批准下发的《阻燃制品标识管理办法》于2007年5月1日实施对高分子材料阻燃改性和无害化提出了更高要求。
[0003]聚酰胺属于一类易燃树脂，常用的PA1010、PA66和PA6的氧指数分别为 25.5、24.3和26.4。数值较低，必须进行阻燃改性，尤其是用于与电相关的产品时。半芳香聚酰胺尽管引入了易于碳化的芳环结构，阻燃性有所提高，但仍然不能够自熄，需要进行改性。
[0004]聚酰胺的阻燃途径主要有两种：(1)共混阻燃改性。在这个过程中将阻燃剂通过机械混合的方法均匀的混入到聚酰胺中，使其获得阻燃性。这类方法相对较为简单，适用于大多数聚合物，且效果好，是主要的聚酰胺阻燃方法。添加型阻燃剂主要有十溴二苯醚、次磷酸铝等。(2)原位聚合阻燃改性。在这个过程中，通过原位聚合在聚酰胺的主链或侧链上接枝上具有阻燃效果的反应单体，达到分子级的阻燃效果。其优点是毒性小，稳定性好，产物基本无挥发物，对材料的使用性能影响很小，尤其适用于薄膜等高端应用领域。
[0005]目前，现有技术中对阻燃聚酰胺材料做了一些研究，例如：中国专利CN 107603214A提供了一种阻燃聚酰胺组合物，其包括：(A)聚酰胺，和(B)阻燃剂 5
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40％，所述百分比为相对于聚酰胺的质量百分比；所述聚酰胺具有230℃以上的熔点且重均分子量为25000
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40000，该专利属于共混阻燃改性；中国专利CN102532600A提供了一种三聚氰铵盐阻燃剂、添加该阻燃剂的阻燃聚酰胺薄膜及其制备方法。所述阻燃剂为含有四氢呋喃环结构的膦酸三聚氰铵盐，添加该三聚氰铵盐阻燃剂不会降低聚酰胺的粘度，所得薄膜综合性能优异，不污染环境，其制备方法简单，有利于工业化生产，该专利属于共混阻燃改性；中国专利CN111607221A提供了一种原位包覆红磷阻燃剂、基于原位包覆红磷阻燃剂的阻燃聚酰胺材料及其制备方法，以红磷粉和己内酰胺单体为原料，先将己内酰胺单体活化，然后在助催化剂的存在下，己内酰胺在红磷粉表面反应聚合，制得微胶囊包覆的红磷阻燃剂，按聚酰胺40～68％、原位包覆红磷阻燃剂6～12％、玻璃纤维20～50％、稳定剂0.2～1.0％、润滑剂0.1～0.7％的重量配比经双螺杆挤出机挤出并制得阻燃聚酰胺材料，该专利属于通过双螺杆挤出机原位增容阻燃改性；中国专利CN 105153415A提供了一种阻燃尼龙66共聚物材料及其制备方法，特别是涉及一种含磷反应型阻燃剂，通过聚合反应得到嵌段阻燃尼龙66共聚物材料及其制备方法。其特点是首先将阻燃剂与二元胺或二元醇反应得到阻燃剂预聚体，然后将阻燃剂预聚体与尼龙66预聚体反应得到阻燃尼龙66共聚物材料，该专利属于原位聚合阻燃改性。
[0006]聚酰胺通过共混阻燃改性时，阻燃剂与聚酰胺高分子存在相容性上的差异，容易造成阻燃剂的团聚和析出，并且在共混过程中，存在磷
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氮系阻燃剂不易在基材树脂中均匀
分散，且添加量较大的缺陷；通过筛选合适的阻燃剂，进行原位聚合阻燃改性可以解决很好地这个问题。

技术实现思路

[0007]基于此，本专利技术的目的之一是提供一种聚酰胺复合材料，该聚酰胺复合材料通过在己二胺、对苯二甲酸和己内酰胺单体聚合过程中引入阻燃单元反应型磷系阻燃剂4
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(2
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(((2
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羧基乙烷基)(苯基)磷酰基)氧)乙氧基)
‑4‑
氧代己酸，以及氮系阻燃剂包覆型三聚氰胺氰尿酸盐，可以有效解决在共混过程中磷
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氮系阻燃剂不易在基材树脂中均匀分散和添加量较大的问题。该聚酰胺复合材料可应用于电子电气、汽车、5G等耐高温阻燃部件。
[0008]实现上述专利技术目的的具体技术方案包括如下：
[0009]一种聚酰胺复合材料，该聚酰胺复合材料由以下重量份的原料制备而成：
[0010][0011]所述反应型磷系阻燃剂为4
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(2
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(((2
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羧基乙烷基)(苯基)磷酰基)氧)乙氧基)
‑4‑ꢀ
氧代己酸；
[0012]所述包覆型三聚氰胺氰尿酸盐为经二氧化硅溶胶包覆的三聚氰胺氰尿酸盐；所述二氧化硅溶胶由质量比为1：5～7：0.07～0.1的正硅酸四乙酯、去离子水和盐酸配制而成。
[0013]在其中一些实施例中，所述聚酰胺复合材料，由以下重量份的原料制备而成：
[0014][0015][0016]在其中一些实施例中，所述聚酰胺复合材料，由以下重量份的原料制备而成：
[0017][0018]在其中一些实施例中，所述包覆型三聚氰胺氰尿酸盐的制备方法包括如下步骤：将三聚氰胺氰尿酸盐溶于装有无水乙醇的反应釜中，然后加入所述三聚氰胺氰尿酸盐质量7～13wt％的二氧化硅溶胶，将反应釜温度升至85～95℃下搅拌反应3～5小时后，经过过滤、干燥和粉碎后制备得到包覆型三聚氰胺氰尿酸盐。
[0019]在其中一些实施例中，所述二氧化硅溶胶由质量比为1：5.5～6.5：0.08～ 0.09的正硅酸四乙酯、去离子水和盐酸配制而成。
[0020]在其中一些实施例中，所述二氧化硅溶胶的加入量为三聚氰胺氰尿酸盐质量的9～11％。
[0021]在其中一些实施例中，所述反应釜的温度为89℃～91℃。
[0022]在其中一些实施例中，所述搅拌反应的搅拌速度为35r/min～45r/min，搅拌反应时间为3.5小时～4.5小时。
[0023]本专利技术的另一目的是提供上述聚酰胺复合材料的合成方法。
[0024]实现上述专利技术目的的具体技术方案包括如下：
[0025]一种聚酰胺复合材料的合成方法，包括以下步骤：
[0026](1)、将真空干燥后的己二胺、对苯二甲酸和己内酰胺加入到搅拌式聚合反应器中，同时加入反应型磷系阻燃剂、包覆型三聚氰胺氰尿酸盐、四甲基哌啶胺以及适量的水；然后抽真空3min～7min，通氮气3min～7min，如此循环4次～ 8次，控制所述搅拌式聚合反应器内系统压力为0.1MPa～0.4MPa；
[0027](2)、调节所述搅拌式聚合反应器的搅拌速度为30r/min～50r/min，在2小时～4小时内将所述搅拌式聚合反应器密闭匀速加热至270℃～280℃，当所述搅拌式聚合反应器的温度达到225℃时，放气至2.3MPa，并维持压力在2.3MPa，反应1小时～2小时(前聚反应)后，放气至常压，同时升温至290℃～310℃，在290℃～310℃下继续反应0.5小时～1.5小时(后聚反应)，恒温持续抽真空 0.1小时～1小时(增黏反应)，反应结束本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酰胺复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：所述反应型磷系阻燃剂为4
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(2
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(((2
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羧基乙烷基)(苯基)磷酰基)氧)乙氧基)
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氧代己酸；所述包覆型三聚氰胺氰尿酸盐为经二氧化硅溶胶包覆的三聚氰胺氰尿酸盐；所述二氧化硅溶胶由质量比为1：5～7：0.07～0.1的正硅酸四乙酯、去离子水和盐酸配制而成。2.根据权利要求1所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：3.根据权利要求2所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：成：4.根据权利要求1～3任一项所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述包覆型三聚氰
胺氰尿酸盐的制备方法包括如下步骤：将三聚氰胺氰尿酸盐溶于装有无水乙醇的反应釜中，然后加入三聚氰胺氰尿酸盐质量7～13％的二氧化硅溶胶，将反应釜温度升至85～95℃，搅拌反应3～5小时后，经过过滤、干燥和粉碎后制备得到包覆型三聚氰胺氰尿酸盐。5.根据权利要求4所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述二氧化硅溶胶由质量比为1：5.5～6.5：0.08～0.09的正硅酸四乙酯、去离子水和盐酸配制而成。6.根据权利要求4或5所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述二氧化硅溶胶的加入量为三聚氰胺氰尿酸盐质量的9～11％。7.根据权利要求4所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述反应釜的温度为89℃～91℃。8.根据权利要求4所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述搅拌反应的搅拌速度为35r/min～45r/min，搅拌反应时间为3.5小时～4.5小时。9.权利要求1～8任一项所述的聚酰胺复合材料的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、将真空干...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘羽玲，刘显勇，朱怀才，谭善兴，
申请(专利权)人：江西中塑新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：