一种阻燃聚酰胺弹性体材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种阻燃聚酰胺弹性体材料及其制备方法和用途，所述阻燃聚酰胺弹性体材料包括：聚酰胺弹性体、有机硅系阻燃剂、无机硅系阻燃剂以及磷系协效阻燃剂。本发明专利技术的阻燃聚酰胺弹性体材料具有优异的力学性能和阻燃性能，适合用于制备医疗设备线缆。适合用于制备医疗设备线缆。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃聚酰胺弹性体材料及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于弹性体复合材料领域，具体涉及一种硅系阻燃聚酰胺弹性体材料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]如今随着高分子材料工业的迅速发展以及人民生活需求的提高，阻燃剂和阻燃材料的研制、生产及应用也得到了快速发展。由于材料性能和环保要求越来越严格，环保、低毒、高效和多功能化的无卤阻燃化技术的研究与开发已经是大势所趋。
[0003]目前常用于高分子材料的阻燃剂主要为卤系、磷系阻燃剂，他们都有一定的毒性，不环保，且因其极性较强，对材料的机械性能有所损伤。因此，随着环保和安全法规的日趋严格，无卤、无磷阻燃技术的研究与阻燃剂开发十分迫切。有机硅阻燃剂是高效、生态友好、防熔滴并抑烟的新一代非卤成炭型阻燃剂，不仅能改善基材的加工性能、机械性能及耐热性能等，而且阻燃材料的循环利用效果也十分优异。某些含硅阻燃剂在赋予基材优异的阻燃性能之外，还能改善基材的其他性能如加工性能、机械性能、耐热性能等，生态友好，阻燃材料的循环使用效果较好，能满足人们对阻燃剂的严格要求。用于阻燃的弹性体材料主要为阻燃的PVC弹性体、阻燃TPS，阻燃TPV，阻燃TPU等弹性体材料，这些弹性体阻燃材料在性能上存在一定的局限，比如拉伸强度不高，回弹性不够好，耐磨性不佳等等，因此，需要一种新的高性能、环保、无卤无磷的阻燃弹性体材料。
[0004]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、医疗器械、体育用品等领域，通过硅系阻燃改性使其性能提升从而可用于医疗用品、医疗设备线缆以及本色阻燃等领域。
[0005]目前，对聚酰胺弹性体作为基材的阻燃研究较少。中国专利CN114410107A公开了一种多元共聚本体阻燃长碳链聚酰胺组合物及其制备方法，其中多胺基官能团的笼型聚半硅氧烷与长碳链聚酰胺单体进行共聚，且其协效阻燃剂可为倍半硅氧烷，此专利主要针对长链聚酰胺组合物，非聚酰胺弹性体，且经多元共聚，流程复杂，工艺成本较高。美国专利US10619016B2公开了一种铁路用阻燃聚酰胺12模塑组合物，其中将长链聚酰胺弹性体用于铁路上的应用，覆盖面不宽，成本高。欧洲专利EP2047482B1公开了一种电子设备中的绝缘导线及其用途，公开了共聚酰胺弹性体的阻燃，然而此体系阻燃不够全面，性能也不高。另外中国专利CN111234157B公开了一种阻燃超支化聚酰胺6弹性体的反应挤出制备方法，此方法需将预制预聚物再进行挤出，步骤繁琐，工艺控制困难，成本高。中国专利CN110183649A公开了一种含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体材料及其制备方法，由羧基封端的尼龙预聚物、羟基封端聚醚多元醇和含磷二元醇类单体经熔融共聚反应得到尼龙弹性体，或者由羧基封端的含磷尼龙预聚物和羟基封端聚醚多元醇经熔融共聚反应得到尼龙弹性体。这种阻燃弹性体是聚合而成，阻燃成分不高，阻燃效果一般，工艺复杂，成本高。日本
专利公开号JP63162759A公开了一种阻燃聚酰胺弹性体组合物，通过共混聚酰胺弹性体与一种聚溴苯基醚和锑的化合物，达到耐化学性阻燃的目的。中国专利CN111560166A公开了一种无卤阻燃聚酰胺弹性体组合物及其制备方法，此体系相容性一般，容易吸潮水解，阻燃效率不高，性能亦无法达到部分材料的阻燃需求。此外，在聚氨酯弹性体的硅系阻燃领域，中国专利CN111363340B提供了一种无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体组合物及其制备方法，阻燃体系为硅系阻燃剂，赋予了热塑性聚氨酯组合物高阻燃特性和耐高温老化性能，然而其基本力学性能相较聚酰胺弹性体不高。
[0006]目前市面上的弹性体阻燃材料，在实现阻燃性能的同时，力学性能大幅降低，难以满足某些特定环境的使用要求，并且大部分难以保持原树脂材料颜色的不变化，此外，弹性体阻燃后柔韧性差，硬度升高，因此需要一种同时具备优异的力学性能和阻燃性能的阻燃材料。

技术实现思路

[0007]技术问题
[0008]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的技术目的是提供一种以聚酰胺弹性体为基材，利用有机和无机硅系阻燃体系以及磷系阻燃剂协效阻燃的阻燃聚酰胺弹性体材料及制备方法。本申请所述阻燃聚酰胺弹性体材料具有较低的硬度，良好的柔韧度，并且绿色、无卤、环保、抑烟，力学性能及阻燃效率良好。
[0009]技术方案
[0010]一方面，本专利技术提供一种阻燃聚酰胺弹性体材料，其包括：聚酰胺弹性体、有机硅系阻燃剂、无机硅系阻燃剂以及磷系协效阻燃剂。
[0011]在具体实施方式中，所述的阻燃聚酰胺弹性体材料还包括偶联剂、分散剂以及抗氧剂。
[0012]在具体实施方式中，所述阻燃聚酰胺弹性体材料包括：
[0013]聚酰胺弹性体55～90重量份，优选65～88重量份，
[0014]有机硅系阻燃剂3～20重量份，优选5～15重量份，
[0015]无机硅系阻燃剂2～15重量份，优选3～10重量份，
[0016]磷系协效阻燃剂1～10重量份，优选3～8重量份，
[0017]偶联剂0.1～2重量份，优选0.2～0.6重量份，
[0018]分散剂0.1～3重量份，优选0.3～0.5重量份，
[0019]抗氧剂0.1～2重量份，优选0.5～0.7重量份。
[0020]在具体实施方式中，所述聚酰胺弹性体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，优选为尼龙6型聚醚嵌段聚酰胺弹性体。
[0021]在具体实施方式中，所述有机硅系阻燃剂选自有机硅氧烷、笼型聚倍半硅氧烷(POSS)、聚硅硼烷中的一种或多种。
[0022]在具体实施方式中，所述有机硅氧烷具有下式I所示的结构：
[0023][0024]其中，X和R1各自独立地选自甲基、乙基、羟基、甲基苯基、氨基、环氧基、羧基、醇羟基和巯基，a取值0～200的整数，b取值0～40的整数，c取值0～5的整数，a、b、c不同时为0，同时R/Si范围为1.2～2。
[0025]优选地，所述有机硅氧烷为聚二甲基硅氧烷。
[0026]在具体实施方式中，所述笼型聚倍半硅氧烷具有以下通式II结构，
[0027][0028]在以上通式II中，R选自C2
‑
C6烯基、氨基、环氧基、C1
‑
C10烷基和C6
‑
C12芳基。
[0029]在具体实施方式中，所述无机硅系阻燃剂选自白云母、高岭土、蛇纹石、有机蒙脱土(OMMT)、凹凸棒土，纳米二氧化硅中的一种或多种，优选为凹凸棒土。
[0030]在具体实施方式中，所述磷系协效阻燃剂选自聚磷酸铵、磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯、有机磷盐、磷杂环化合物中的一种或多种，优选为聚磷酸铵(APP)。
[0031]在具体实施方式中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃聚酰胺弹性体材料，其包括：聚酰胺弹性体、有机硅系阻燃剂、无机硅系阻燃剂以及磷系协效阻燃剂。2.根据权利要求1所述的阻燃聚酰胺弹性体材料，其还包括偶联剂、分散剂以及抗氧剂。3.根据权利要求2所述的阻燃聚酰胺弹性体材料，其包括：聚酰胺弹性体55～90重量份，优选65～88重量份，有机硅系阻燃剂3～20重量份，优选5～15重量份，无机硅系阻燃剂2～15重量份，优选3～10重量份，磷系协效阻燃剂1～10重量份，优选3～8重量份，偶联剂0.1～2重量份，优选0.2～0.6重量份，分散剂0.1～3重量份，优选0.3～0.5重量份，抗氧剂0.1～2重量份，优选0.5～0.7重量份。4.根据权利要求2所述的阻燃聚酰胺弹性体材料，其中，所述聚酰胺弹性体选自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，优选为尼龙6型聚醚嵌段聚酰胺弹性体；和/或所述有机硅系阻燃剂选自有机硅氧烷、笼型聚倍半硅氧烷(POSS)、聚硅硼烷中的一种或多种，优选为聚二甲基硅氧烷和笼型聚倍半硅氧烷；和/或所述无机硅系阻燃剂选自白云母、高岭土、蛇纹石、有机蒙脱土(OMMT)、凹凸棒土，纳米二氧化硅中的一种或多种，优选为凹凸棒土和有机蒙脱土；和/或所述磷系协效阻燃剂选自聚磷酸铵(APP)、磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯、有机磷盐、磷杂环化合物中的一种或多种，优选为聚磷酸铵；和/或所述偶联剂选自硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂，所述硅烷偶联剂包括KH560、KH550、KH570、KH792和DL602；所述钛酸酯偶联剂包括201、101、105、311和TTS，优选地，所述偶联剂为KH550；和/或所述分散剂选自...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳碧波，马伊，李兵，赵振伦，杨留杰，孙朋帅，闫胜利，姜立忠，陈西波，
申请(专利权)人：沧州旭阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：