一种高灼热丝起燃温度氮系阻燃尼龙改性材料制造技术

本发明专利技术一种高灼热丝起燃温度氮系阻燃尼龙改性材料，由以下重量份的组分组成：50

【技术实现步骤摘要】
一种高灼热丝起燃温度氮系阻燃尼龙改性材料


[0001]本专利技术属于材料
，具体涉及一种高灼热丝起燃温度氮系阻燃尼龙改性材料。

技术介绍

[0002]现代的电子和电器设备有40%以上重量的部件由易燃的塑胶绝缘材料组成，电子和电器设备会因过热、漏电、短路、火花和老化等引燃这些材料而造成火灾，对人们生命和财产安全造成巨大威胁。随着电子电器工业的迅速发展，工业电器、家用电器和汽车电器等对高性能阻燃工程塑料的需求日益增长。如耐高温继电器、高压电器开关、变压器线圈骨架、精巧薄壁电子电器元件、低压真空接触器、断路器等，都需要高阻燃性能、高韧性、高灼热丝起燃温度(GWIT)的热塑性工程塑料。开发高性能阻燃增强工程塑料是目前工程塑料改性的重要方向之一。欧美等国家对电子电气设备用材料进行了一系列火灾安全性试验，结果表明：电子电气设备采用的材料阻燃性越高，则设备的防火安全性越高。
[0003]其中，阻燃尼龙(聚酰胺，PA)由于具有较好的阻燃性和力学性能，广泛用于电子电器等重要领域。PA是目前应用最为广泛的工程塑料，总产量居世界工程塑料之首，玻纤阻燃增强尼龙复合材料在汽车、机械仪表、电子电气、国防军工、航空等领域有着广泛的应用。随着电子电气等设备向高性能、微型化方向发展，对阻燃尼龙的性能也提出了越来越高的要求。
[0004]由于玻纤尼龙材料具有优良的机械强度、冲击性能、耐热性、耐磨性、自润洁性、加工性和力学均衡性等特点，被广泛用于电子电气、通讯设备和家电机电设备等行业。但是，玻纤阻燃增强聚酰胺复合材料灼热丝温度很难达到800℃，不能满足电子电气对材料的高灼热丝温度要求。国内的高端聚酰胺工程塑料市场几乎完全被少数国际大公司的高端产品所占据，因此开发高灼热丝阻燃增强尼龙材料具有重大意义和广阔发展空间。
[0005]现有技术中，通常通过添加阻燃剂来防火。已有研究证明燃烧含溴材料时会产生溴化二苯并二恶英、多溴二苯并呋喃等物质。它可以在卤素配位位置上分解出数种强毒性化合物，这些化合物损害皮肤和肝脏，导致人体畸形并有致癌作用。其他卤素阻燃材料燃烧也放出有毒气体而面临被严格禁止使用的挑战。大多数尼龙材料的制备均以溴系阻燃剂和三氧化二锑作为阻燃剂协同使用，采用此种含卤素的阻燃剂所得的材料虽然具有良好的阻燃效果，然而材料一旦燃烧，将放出大量的有毒气体和烟雾，严重危害了人们的身心健康，不能满足人们对安全性的需求。而无机非卤阻燃剂在阻燃的同时，因为用量较大会给材料的力学性能带来不利的影响。因而人们把目光转向了另一种新型的阻燃剂——氮系阻燃剂。用于尼龙的氮系阻燃剂主要有改性密胺树脂、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺（MC）和三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）等，它们主要都是蜜胺及其衍生物和相关的杂环化合物，具有三嗪结构的化合物。大多数的氮系阻燃剂都是通过受热分解释放出NH3、N2、NO2等无毒惰性气体，产生吸热、降温和稀释等作用以达到阻燃的目的。由于其化学性质与尼龙极其相似，所以应用上性能要比卤系和磷系阻燃剂优越。
[0006]MCA作为一种阻燃剂在尼龙中具有非常广泛的应用。MCA的阻燃机理包括三个方面，即吸收热量、稀释和阻隔氧气。MCA在高温下可以分解为三聚氰胺和尿酸盐，三聚氰胺迅速升华吸收大量热，而尿酸盐可以催化促进尼龙分解为低分子物质，形成熔滴向环境转移大量热。另一方面，产生的气体可以很大程度上稀释空气中的氧气，阻止燃烧的目的。此外，MCA与尼龙的共混不喷霜，不粘连模具，热稳定性高，其作为一种阻燃剂在尼龙中具有非常广泛的应用。但是，由于MCA与尼龙树脂相容性较差，随着MCA添加量的增加，材料的拉伸、弯曲和冲击强度都逐渐降低。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的问题，本专利技术设计的目的在于提供一种高灼热丝起燃温度氮系阻燃尼龙改性材料。
[0008]本专利技术通过以下技术方案加以实现：一种高灼热丝起燃温度氮系阻燃尼龙改性材料，该尼龙改性材料由以下重量份的组分组成：尼龙树脂50
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80份、改性后氮系阻燃剂MCA10
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25份、改性后的无碱玻璃纤维15
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25份及加工助剂0.5
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5份。
[0009]进一步地，氮系阻燃剂MCA采用以下方法进行改性：将硼酸锌与MCA按质量比1:1000
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1:20的比例混合，混合后共溶至吸出结晶并烘干即可。
[0010]改性后析出的硼酸锌微晶分散沉积在MCA表面，诱导MCA小分子的形成。经过硼酸锌改性后的MCA分子结构并未反生变化，且改性MCA粒子粒径很小，外观规整，有利于在尼龙材料中的分散。并且，硼酸锌是最重要的硼系阻燃剂之一，其主要特点为：（1）阻燃增效，具有协同效应，能有效降低材料燃烧中的发烟量。（2）促进炭层的产生，且此炭层能为B2O3稳定。（3）防止生成融滴，因而降低由于融滴而引发的二次火灾的危害性。
[0011]进一步地，无碱玻璃纤维采用以下方法进行改性：采用硅烷偶联剂对无碱玻璃纤维的表面进行预处理，硅烷偶联剂的添加量为无碱玻璃纤维的0.1wt%
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2wt%。硅烷偶联剂选用3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
[0012]通过添加一定量的硅烷偶联剂3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷（KH570）以改性无碱短玻纤，改善玻纤和尼龙基体的相容性，进一步增强尼龙的机械性能。
[0013]进一步地，加工助剂包括增容剂为乙烯
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丙烯丁酯、增韧剂乙烯
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丙烯酸甲酯
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甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、抗氧剂双(十八烷基)季戊四醇二亚磷酸酯，增容剂：增韧剂：抗氧剂的质量比为2:3:1。
[0014]高灼热丝起燃温度氮系阻燃尼龙改性材料的制备方法，采用以下方法制备：将改性后的氮系阻燃剂MCA、尼龙及加工助剂置于高速搅拌机中充分混合，然后加入到双螺杆挤出机中，改性后的无碱玻璃纤维经螺杆挤出机玻纤口加入，熔融挤出，挤出的温度为190
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250℃，螺杆转速为300
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400r/min，最后对挤出的物料进行冷却、风干、切粒，制得高灼热丝起燃温度氮系阻燃尼龙改性材料。
[0015]本专利技术具有以下有益效果：1）通过一种新的方法实现了对氮系阻燃剂MCA的复合改性。通过与硼酸锌共溶后重结晶。析出的硼酸锌微晶分散沉积在MCA表面，诱导MCA小分子的形成。经过硼酸锌改性后
的MCA分子结构并未反生变化，且改性MCA粒子粒径很小，外观规整，有利于在尼龙材料基体中的分散。并且，少量的硼酸锌添加起到阻燃协同增效的作用；2）实现了无碱玻纤的表面改性，改善了玻纤和尼龙基体的界面和结构，提高了其对力学性能的增强。硅烷偶联剂3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷（KH570）进一步改性玻纤，提高了无碱玻纤与尼龙基体的相容性和分散性，从而获得高性能的复合尼龙材料。
附图说明
[0016]图1为本专利技术工艺流程图；图2为复合改性M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高灼热丝起燃温度氮系阻燃尼龙改性材料，其特征在于该尼龙改性材料由以下重量份的组分组成：尼龙树脂50
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80份、改性后氮系阻燃剂MCA10
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25份、改性后的无碱玻璃纤维15
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25份及加工助剂0.5
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5份。2.如权利要求1所述的一种高灼热丝起燃温度氮系阻燃尼龙改性材料，其特征在于所述氮系阻燃剂MCA采用以下方法进行改性：将硼酸锌与MCA按质量比1:1000
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1:20的比例混合，混合后共溶至吸出结晶并烘干即可。3.如权利要求1所述的一种高灼热丝起燃温度氮系阻燃尼龙改性材料，其特征在于所述无碱玻璃纤维采用以下方法进行改性：采用硅烷偶联剂对无碱玻璃纤维的表面进行预处理，硅烷偶联剂的添加量为无碱玻璃纤维的0.1wt%
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2wt%。4.如权利要求3所述的一种高灼热丝起燃温度氮系阻燃尼龙改性材料，其特征在于所述硅烷偶联剂选用3

【专利技术属性】
技术研发人员：何杰，步真松，路学春，邢道亮，
申请(专利权)人：杭州明日新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：