一种阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法和应用，本发明专利技术以聚酰胺树脂作为树脂基体，通过添加一定配比的二氧化硅气凝胶和次膦酸盐阻燃剂制得阻燃聚酰胺复合材料，具有一定比表面积的二氧化硅气凝胶与次膦酸盐阻燃剂复配，次膦酸盐阻燃剂吸附于二氧化硅气凝胶内壁上，使得次膦酸盐阻燃剂分散均匀同时免于受热而发生降解，并吸附一定量在加工过程中生成的小分子物质，因此所制得的阻燃聚酰胺复合材料具有优异的阻燃性能和耐热性，减少次膦酸盐阻燃剂使用量，保证材料良好机械性能，另外，本发明专利技术的制备方法不需要复杂的设备，操作简便，所制得的阻燃聚酰胺复合材料可以广泛应用于电子电器领域中。用于电子电器领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及工程塑料
，更具体地，涉及一种阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]阻燃聚酰胺材料已经在生活中领域得到广泛的应用，但是目前这种材料还是有不少待解决的技术问题。例如为了得到阻燃等级高的阻燃聚酰胺材料，需要添加大量的阻燃剂才能达到V0级别，但是添加阻燃剂多了以后，对材料的负面影响较大，因此需要进一步优化提高阻燃聚酰胺材料的性能。
[0003]二氧化硅气凝胶一般是以水玻璃为原料，盐酸作为催化剂，结合超临界工艺制备得到的一种多孔结构的气凝胶，中国专利CN111730926A(公开日2020.10.2)采用二氧化硅(二氧化钛、二氧化锆)气凝胶涂敷在隔热板上下表面，采用热压成型得到隔热阻燃板材，但是工艺复杂，且阻燃效果仅限于表面层。
[0004]中国专利CN106009656A(公开日2016.10.12)采用无机填料、聚氨酯
‑
石墨烯复合轻质泡沫填料等制得改性聚酰胺材料，提高其阻燃耐高温性能，但是石墨烯价格较贵同时聚氨酯和聚酰胺的相容性较差，在性能上并不利好。
[0005]中国专利CN109897371A(公开日2019.6.18)采用蒙脱土凝胶与卤素阻燃剂混合制备纳米蒙脱土凝胶封装的卤素阻燃剂，再与其它组分一起制备阻燃聚酰胺，来降低低分子量卤素阻燃剂的迁移速率以及降低材料燃烧时的烟气量，但是该专利技术制备工艺复杂，需要将母粒再干燥，同时烟气量大，应用空间有限。
[0006]中国专利CN111269567A(公开日2020.6.12)公开了一种聚酰胺气凝胶的制备方案，用于生产聚乙烯复合材料，虽然提升了耐明火性能，但是该专利技术中添加了大量的莫来石、氢氧化铝等无机填料，对材料的机械性能损伤极大，材料基本上没有实用价值，无法满足工程
的使用，更无法满足电子电器等领域的对材料机械性能要求高等要求。因此，亟需制得一种阻燃聚酰胺复合材料，同时具有较好的阻燃性能、耐热性能和机械性能。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是克服现有阻燃聚酰胺复合材料的无法同时具有较好的阻燃性能、耐热性能和机械性能的缺陷和不足，提供一种阻燃聚酰胺复合材料，利用聚酰胺树脂改性二氧化硅气凝胶，得到稳定的三维结构，二氧化硅气凝胶还有助于提高次膦酸盐阻燃剂的分散性，所制得的阻燃聚酰胺复合材料的阻燃性能、耐热性能和机械性能均得到提高。
[0008]本专利技术的又一目的是提供一种阻燃聚酰胺复合材料。
[0009]本专利技术的另一目的是提供一种阻燃聚酰胺复合材料的应用。
[0010]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0011]一种阻燃聚酰胺复合材料，包括如下按照重量份计算的组分：
[0012][0013]其中二氧化硅气凝胶的比表面积为200
‑
700m2/g。
[0014]本专利技术利用聚酰胺树脂作为基体，次膦酸盐作为阻燃剂，将具有一定比表面积的二氧化硅气凝胶添加分散在材料树脂体系中，由于二氧化硅气凝胶多孔，具有一定的比表面积，且表面有羟基，在与聚酰胺树脂、次膦酸盐阻燃剂的接触过程中，二氧化硅气凝胶表面的羟基与次磷酸盐阻燃剂表面的基团在分子间作用力下吸附集合，在二氧化硅气凝胶的孔洞中可以形成大量的微小单元，不仅可以使次膦酸盐阻燃剂分散更为均匀，有效提升复合材料的阻燃性能以及材料刚性；而且二氧化硅气凝胶还可以保护次膦酸盐阻燃剂，使其避免在制备过程中因生热而发生降解，有效的提升材料耐热性；同时，降低次膦酸盐阻燃剂的分解，提高次膦酸盐阻燃剂利用率，减少次膦酸盐阻燃剂使用量，减少次膦酸盐阻燃剂分解带来的负面作用，在注塑时保证复合材料良好的机械性能。
[0015]优选地，包括如下按照重量份计算的组分：
[0016][0017]优选地，所述二氧化硅气凝胶的比表面积为300
‑
500m2/g。
[0018]所述二氧化硅气凝胶的比表面积采用GB/T 20020
‑
2012进行测试。
[0019]优选地，所述聚酰胺树脂为PA6和/或PA66。
[0020]优选地，所述玻璃纤维为E玻璃纤维。
[0021]优选地，所述玻璃纤维的Mg与Si摩尔含量的比例为1:5
‑
1:9。
[0022]更优选地，所述玻璃纤维的Mg与Si摩尔含量的比例为1:5。
[0023]优选地，选用在室温下，用体积分数为10％HCl溶液浸泡24h，失重量≤3％的玻璃纤维。满足该要求玻璃纤维的耐酸性好。
[0024]更优选地，选用在室温下，用体积分数10％HCl溶液浸泡24h，失重量≤1.5％的玻璃纤维。
[0025]优选地，所述次膦酸盐阻燃剂为二乙基次膦铝和/或羟甲基苯基次膦酸。
[0026]优选地，所述分散剂为甲酸、浓硫酸或乙二醇中的一种或几种。
[0027]优选地，所述浓硫酸的质量分数为90％
‑
95％。
[0028]优选地，所述甲酸的pH值为4.5～5.5。
[0029]优选地，所述pH值为4.5～5.5的甲酸的制备方法，包括如下步骤：
[0030]将甲酸和纯净水加入混合搅拌容器中，搅拌速度为100～200r/min，时间为10～25秒，温度为10～25℃，配置成pH值为4.5～5.5的甲酸溶液。
[0031]本专利技术保护上述阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0032]将聚酰胺树脂溶解于分散剂中，然后加入二氧化硅气凝胶，混合均匀后，再加入次膦酸盐阻燃剂，分散均匀，然后添加玻璃纤维进行熔融混合，挤出造粒，得到阻燃聚酰胺复合材料。
[0033]优选地，所述溶解温度为50
‑
80℃，时间为3
‑
4h。
[0034]优选地，所述熔融混合在双螺杆挤出机中进行。
[0035]优选地，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为40～48:1，螺筒温度为250～270℃，螺杆转速为200～550rpm。
[0036]优选地，所述分散采用超声分散。
[0037]优选地，所述超声分散的频率为10
‑
15Hz，时间为3
‑
6min。
[0038]本专利技术还保护上述阻燃聚酰胺复合材料在制备电子电器产品或制品中的应用。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0040]本专利技术提供的阻燃聚酰胺复合材料，以聚酰胺树脂作为树脂基体，利用二氧化硅气凝胶对聚酰胺树脂进行改性，并添加次膦酸盐阻燃剂，具有一定比表面积的二氧化硅气凝胶与次膦酸盐阻燃剂复配，在后续的制备过程中，次膦酸盐阻燃剂吸附于二氧化硅气凝胶内壁上，使得次膦酸盐阻燃剂分散均匀，具有隔热性能的二氧化硅气凝胶还可以使次膦酸盐阻燃剂免于受热而发生降解，保证材料的阻燃性能，提高次膦酸盐阻燃剂利用率，减少次膦酸盐阻燃剂用量，并吸附加工过程中生成的小分子物质，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，包括如下按照重量份计算的组分：其中二氧化硅气凝胶的比表面积为200
‑
700m2/g。2.根据权利要求1所述阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，包括如下按照重量份计算的组分：3.根据权利要求1或2所述阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述二氧化硅气凝胶的比表面积为300
‑
500m2/g。4.根据权利要求1所述阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述聚酰胺树脂为PA6和/或PA66。5.根据权利要求1所述阻燃聚酰胺复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维为E玻璃纤维。6.权利要求1
‑
5任一项所述阻燃聚酰胺复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张现军，陈平绪，叶南飚，丁超，王丰，王中林，陶四平，陈勇文，李金亮，
申请(专利权)人：金发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：