一种抗静电阻燃复合材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种抗静电阻燃复合材料及其制备方法和用途，所述抗静电阻燃复合材料总重量按100份计，主要成分包括：聚酰胺弹性体55～85份，红磷阻燃剂5～15份，协效抗静电阻燃剂3～15份，偶联剂0.2～2份，分散剂0.5～3份，相容剂3～10份，抗氧剂0.1～2份；其中，所述协效抗静电阻燃剂包括石墨烯和碳纳米管；本发明专利技术制备的材料抗静电性能优异，表面电阻值为102Ω

【技术实现步骤摘要】
一种抗静电阻燃复合材料及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及复合材料
，尤其是涉及一种抗静电阻燃复合材料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]市面上的无卤阻燃弹性体材料，大部分采用的添加或共混有机、无机阻燃剂而成，在实现阻燃性能的同时，力学性能大幅降低。同时抗静电弹性体材料大部分采用进口炭黑，达到抗静电级别添加量在10wt％以上，同样会导致弹性体材料力学性能的下降。而同时实现阻燃又抗静电的弹性体材料，其力学性能较差，难以广泛应用。
[0003]聚酰胺弹性体(TPAE)，又被称作为热塑性聚酰胺弹性体，是一种含有聚酰胺硬段和脂肪族聚酯或聚醚软段的嵌段共聚物，具有硬度低，柔韧性好，拉伸强度高、弹性恢复性好、低温抗冲击强度高、耐低温性优异性能等特点，且易加工，被广泛应用在电子电气、汽车、工业、食品包装、医疗器械、体育用品等领域，而抗静电又阻燃的聚酰胺弹性体更是可以用于抗静电胶轮、传送带、密封垫等领域。
[0004]目前，对聚酰胺弹性体作为基材的阻燃研究较少，对于阻燃又同时达到抗静电级别的弹性体材料更是未见报导。现有技术报道过抗静电阻燃热塑性聚氨酯弹性体，在阻燃的同时具有抗静电的效果。然而以聚氨酯弹性体为基材的改性阻燃材料，力学性能远不如聚酰胺弹性体，因此开发新型抗静电阻燃聚酰胺弹性体材料迫在眉睫。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种抗静电阻燃复合材料，是一种抗静电同时又阻燃，力学性能优异的聚酰胺弹性体材料。
[0007]本专利技术的目的之二在于提供一种该抗静电阻燃复合材料的制备方法。
[0008]本专利技术的目的之三在于提供一种该抗静电阻燃复合材料的用途。
[0009]本专利技术一方面提供了一种抗静电阻燃复合材料，以总重量份数100份计，包括以下原料：聚酰胺弹性体55～85份，红磷阻燃剂5～15份，协效抗静电阻燃剂3～15份，偶联剂0.2～2份，分散剂0.5～3份，相容剂3～10份，抗氧剂0.1～2份；
[0010]其中，所述协效抗静电阻燃剂包括石墨烯和碳纳米管，优选石墨烯和碳纳米管的重量比为2～5：1～10。
[0011]例如，根据本专利技术一个实施方式的抗静电阻燃复合材料，以总重量份数100份计，包括以下原料：聚酰胺弹性体65～82份，如70～80份；红磷阻燃剂8～12份，如10～12份；石墨烯2～3份，如2.5～3份；碳纳米管3～6份，如5～6份；偶联剂0.5～2份，如0.5～1份；分散剂0.5～1份，如0.6～1份；相容剂4～6份，如5～6份；抗氧剂0.5～1份，如0.8～1份。
[0012]再例如，根据本专利技术一个实施方式的抗静电阻燃复合材料，以总重量份数100份计，包括以下原料：聚酰胺弹性体70～75份，红磷阻燃剂8～10份，石墨烯2～3份，碳纳米管5
～6份，偶联剂0.5～1份，分散剂0.5～1份，相容剂4～6份，抗氧剂0.5～1份。
[0013]下面对各组分进行详细说明。
[0014]聚酰胺弹性体
[0015]所述聚酰胺弹性体树脂作为抗静电阻燃材料基材，自身表面电阻低，约为10
11
Ω，硬度小，柔韧性好，力学性能优异。聚酰胺弹性体可以为长链或短链聚醚嵌段酰胺(PEBA)、聚醚酯酰胺(PEEA)和聚酯酰胺(PEA)嵌段共聚物中的一种或多种共混，综合考虑材料性能和经济性，优选为聚醚嵌段酰胺，更优选为尼龙6型聚醚嵌段聚酰胺弹性体(即聚酰胺6型热塑性弹性体，TPAE
‑
6)。
[0016]为了便于兼顾复合材料的加工流动性能和力学性能，聚酰胺弹性体的相对粘度为1.5
‑
3.8，优选为1.5～3.0，进一步优选为2.2
‑
2.6，硬度为30
‑
70D，优选为45
‑
60D。相对粘度以GB/T 12006.1(ISO307)标准方法，以甲酸溶液为溶剂测定。硬度以GB/T2411
‑
2008标准方法测定。
[0017]在一种优选的实施方式中，聚酰胺6型热塑性弹性体通过包括以下步骤的方法(二元酸)制备：在反应器中加入聚醚/聚酯、己内酰胺、去离子水、催化剂、二酸，在氮气保护下、升温至200～240℃，机械搅拌下反应0.5～2小时；然后在250～280℃下、抽真空到20～500Pa继续机械搅拌反应0.5～3小时；然后经沸水萃取、干燥得到聚酰胺6热塑性弹性体树脂，其中，所述的二酸为乙二酸、丙二酸、丁二酸或者己二酸，其中，所述的催化剂为磷酸、硫酸、或者氨基己酸。
[0018]优选地，所述聚醚/聚酯为选自聚四氢呋喃、聚乙二醇、聚丙二醇和聚己二醇中的一种或几种。优选地，所述聚醚/聚酯的数均分子量为300
‑
8000。优选地，基于聚醚/聚酯和己内酰胺的总重，所述聚酯/聚醚的用量为10wt～60wt％。优选地，基于聚醚/聚酯和己内酰胺的总重，所述己内酰胺的用量为40wt～90wt％；和/或所述二酸用量为1～10wt％；和/或所述催化剂的用量为0.1～4wt％；和/或所述去离子水的用量为0.5～4wt％。优选地，所述机械搅拌转速为100～800rpm。
[0019]在优选的实施方式中，聚酰胺6型热塑性弹性体通过CN 104327266 B公开的方法制备，其公开的内容以引用的方式全部并入本文。
[0020]以此方法制得的TPAE
‑
6相对粘度(以GB/T 12006.1(ISO307)标准方法，以甲酸溶液为溶剂测定)在1.5～3.0之间，通过更精确的反应温度和时间的调整获得稳定粘度的TPAE
‑
6。
[0021]优选采用上述二元酸法制造的TPAE6材料，极性较强，并且含有大量的端氨基及端羧基，碳链短，相对含N量高，阻燃性能更优异，能很好的与阻燃剂以及偶联剂结合，增强组合物体系的反应相容性，同时，与阻燃材料分子之间可形成较强的氢键，从而极大的提高制备后的阻燃材料的机械性能及阻燃性能。
[0022]基于约100重量份的抗静电阻燃复合材料，抗静电阻燃复合材料可包括约55重量份
‑
约85重量份的聚酰胺弹性体，例如可以为55重量份、60重量份、65重量份、70重量份、75重量份、80重量份、85重量份。
[0023]红磷阻燃剂
[0024]红磷阻燃剂阻燃效果优异，添加量低，提升材料整体力学性能和降低材料硬度。
[0025]所述红磷是磷系阻燃剂的一种，其具有阻燃性好、毒性低等优点。红磷在燃烧时形
成磷酸的衍生物，起到吸收热量阻碍燃烧物生成的作用。生成的PO
·
自由基捕捉火焰中的H与OH自由基，起到阻燃的作用。红磷含量为8％即可使部分热塑性材料的阻燃性达到UL94V
‑
0级。
[0026]在一些实施方式中，所述红磷阻燃剂水分不高于0.6％。
[0027]在一些实施方式中，所述红磷阻燃剂进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗静电阻燃复合材料，其特征在于，所述抗静电阻燃复合材料以总重量份数100份计，包括以下原料：聚酰胺弹性体55～85份，红磷阻燃剂5～15份，协效抗静电阻燃剂3～15份，偶联剂0.2～2份，分散剂0.5～3份，相容剂3～10份，抗氧剂0.1～2份；其中，所述协效抗静电阻燃剂包括石墨烯和碳纳米管，优选石墨烯和碳纳米管的重量比为2～5：1～10。2.根据权利要求1所述的抗静电阻燃复合材料，其特征在于，所述抗静电阻燃复合材料，以总重量份数100份计，包括以下原料：聚酰胺弹性体65～82份，红磷阻燃剂8～12份，石墨烯2～3份，碳纳米管3～6份，偶联剂0.5～2份，分散剂0.5～1份，相容剂4～6份，抗氧剂0.5～1份；优选地，所述抗静电阻燃复合材料，以总重量份数100份计，包括以下原料：聚酰胺弹性体70～75份，红磷阻燃剂8～10份，石墨烯2～3份，碳纳米管5～6份，偶联剂0.5～1份，分散剂0.5～1份，相容剂4～6份，抗氧剂0.5～1份。3.根据权利要求1或2所述的抗静电阻燃复合材料，其特征在于，所述聚酰胺弹性体为选自聚醚嵌段酰胺、聚醚酯酰胺和聚酯酰胺嵌段共聚物中的一种或两种，优选为聚醚嵌段酰胺，更优选为尼龙6型聚醚嵌段聚酰胺；优选地，所述聚酰胺弹性体的相对粘度为1.5
‑
3.0，优选为2.2
‑
2.6；和/或所述聚酰胺弹性体的硬度为30
‑
70D。4.根据权利要求3所述的抗静电阻燃复合材料，其特征在于，尼龙6型聚醚嵌段聚酰胺通过包括以下步骤的方法制备：在反应器中加入聚醚/聚酯、己内酰胺、去离子水、催化剂、二酸，在氮气保护下、升温至200～240℃，机械搅拌下反应0.5～2小时；然后在250～280℃下、抽真空到20～500Pa继续机械搅拌反应0.5～3小时；然后经沸水萃取、干燥得到聚酰胺6热塑性弹性体树脂，其中，所述的二酸为乙二酸、丙二酸、丁二酸或者己二酸，其中，所述的催化剂为磷酸、硫酸、或者氨基己酸；优选地，所述聚醚/聚酯为选自聚四氢呋喃、聚乙二醇、聚丙二醇或聚己二醇中的一种或几种；优选地，所述聚醚/聚酯的数均分子量为300
‑
8000；优选地，基于聚醚/聚酯和己内酰胺的总重，所述聚酯/聚醚的用量为10wt～60wt％；优选地，基于聚醚/聚酯和己内酰胺的总重，所述己内酰胺的用量为40wt～90wt％；和/或所述二酸用量为1～10wt％；和/或所述催化剂的用量为0.1～4wt％；和/或所述去离子水的用量为0.5～4wt％；优选地，所述机械搅拌转速为100～800rpm。5.根据权利要求1所述的抗静电阻燃复合材料，其特征在于，所述红磷阻燃剂水分不高于0.6％；和/或所述红磷阻燃剂进行微胶囊包覆处理。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳碧波，马伊，杨留杰，孙朋帅，刘冬然，
申请(专利权)人：沧州旭阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：