一种高聚合度聚磷酸铵阻燃短玻纤增强尼龙材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种高聚合度聚磷酸铵阻燃短玻纤增强尼龙材料的方法，其属于尼龙复合材料的技术领域，本发明专利技术先以膨胀型阻燃体系APP/季戊四醇/三聚氰胺为阻燃剂，将短切玻纤经MEL浸泡处理，以制备了一种尼龙复合材料；此外，再以多聚磷酸改性的酚醛树脂与高聚合度APP和MEL构成APP/PPA

【技术实现步骤摘要】
一种高聚合度聚磷酸铵阻燃短玻纤增强尼龙材料的方法
[0001]

[0002]本专利技术涉及尼龙复合材料的
，特别是涉及一种高聚合度聚磷酸铵阻燃短玻纤增强尼龙材料的方法。
[0003]
技术介绍

[0004]尼龙，即PA树脂，由于其拥有优良的综合性能和改性性能；而且，其更是为石油化工工业和其他工业的发展提供了丰富而又廉价的原料和广阔的市场。所以，尼龙工程塑料得到迅速地发展，其产量和销量一直居于工程塑料之首。随着科学与技术的发展，改性尼龙的研究也取得迅猛的发展。而尼龙6作为尼龙家族的主要成员，更是备受人们关注，PA6及改性PA6更是因为其廉价的成本、优良的力学性能及良好的加工性，而广泛的应用于汽车工业、电器电子工业、交通运输业、机械制造业等领域中。而PA6属于易燃合成材料，纯PA6树脂的极限氧指数约23左右，其燃烧时产热大且产生有焰滴落。在增强PA6材料的应用工艺中，一方面短切玻纤的引入提高了材料的力学性能，并扩宽了其使用范围，但另一方面也因为玻纤的烛芯效应使得材料更易燃。因此，极大的限制了其在要求阻燃性能和热稳定性能极高的行业中的应用，如电子电器行业。基于此，中国专利CN102382297A公开了一种稀土阻燃复合尼龙材料，其将己内酰胺、MoS2、La2O3、十溴二苯乙烷、TDI、炭黑按一定重量配比，加入反应釜中进行加热，搅拌、抽真空同时进行，使其形成熔融料，在沸腾状态保持一定时间后，浇入预热后的模具中，将模具放入高温烘箱，使熔融料聚合；经冷却，即为产品。该种稀土阻燃复合尼龙材料，具有更高的耐磨性、助燃性、耐高温性、耐腐蚀性；在温度180～220℃下，连续工作10h不发生变化；发生燃烧，离火3s内自熄；因而，其能实现阻燃的效果。
[0005]然而，上述所公开的一种稀土阻燃复合尼龙材料还存在环保性能不足的技术问题。具体的，具体的，燃烧的三要素为热量、氧气以及可燃物，通过阻止或干扰任何一种要素即可终止燃烧，以达到阻燃目的。其具体包括提高聚合物的热分解温度、捕捉活性自由基、形成难燃的隔热保护炭层、稀释可燃性气体浓度、吸收热量等。聚合物的阻燃机理主要包括以下四个方面：气相阻燃机理、凝聚相阻燃机理、中断热交换阻燃机理以及协效阻燃机理。现有技术中所公开的阻燃尼龙，其有效的阻燃剂为十溴二苯乙烷，其作为一种卤系阻燃剂，其通常发挥的是气相阻燃机理，即能够抑制燃烧气相链式反应，而且其分解产物多属于惰性物质，可以稀释可燃性气体的浓度，同时也具有覆盖作用。除了十溴二苯乙烷以外，工业上常用的卤系阻燃剂多为溴系阻燃剂，如多溴二苯醚类、溴代苯酚类或四溴双酚类等。卤系阻燃剂的优点是用量少、阻燃效率高、适用范围广、热稳定性好。但其缺点是燃烧过程中生成大量的浓烟和有毒有腐蚀性的气体，损坏仪器设备，同时危害人身安全、污染环境。
[0006]随着人们环保意识的增强、各种安全体制的健全以及对生命的敬畏，对材料中所添加的阻燃剂给予了高度的重视。卤系阻燃剂由于其在受热时产生有毒腐蚀性的卤化氢气
体，危害之大而成为人们关注的焦点。据统计，截止到2004年7月，经过多次探索研究，欧盟己给出了12种阻燃剂危害性评估或初步评估结果，其中包括五种溴系阻燃剂、二种氯系阻燃剂、四种氯
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磷系阻燃剂及三氧化锑。目前，欧盟、北欧、美国和日本等都已有明确的法规限制某些卤系阻燃剂的使用。近年来我国也开始关注无卤阻燃产品的研发，但研发出来的无卤阻燃产品在阻燃效率和生产成本上仍无法和卤系阻燃剂相媲比。因此，开发高效而又低廉的无卤阻燃剂并在此基础上制备综合性能优良的阻燃级PA6材料仍是值得深思、急需攻克的难题。
[0007]
技术实现思路

[0008]基于此，有必要针对现有技术中尼龙复合材料所存在的环保性能不足的技术问题，提供一种高聚合度聚磷酸铵阻燃短玻纤增强尼龙材料的方法。
[0009]一种高聚合度聚磷酸铵阻燃短玻纤增强尼龙材料的方法，其包括如下步骤：S1：阻燃剂的处理，即将1000份的硅烷偶联剂KH560处理后的玻璃纤维短切丝置于过饱和的三聚氰胺热水溶液中，于40℃下将其浸泡8h；并使用去离子水对其洗涤3至5次后，于120℃电热鼓风干燥箱中干燥至产物的重量无变化；S2：复合材料的制备，即分别将PA6、短玻纤及阻燃剂按预设的比例于转矩流变仪的密炼室内进行密炼，密炼温度为220℃
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230℃，密炼时间为10min；密炼所得混合物经造粒机进行造粒后制备复合材料；其中，PA6的添加量为40wt%；短玻纤的添加量为35wt%；阻燃剂的添加量为25wt%。
[0010]另一实施例中：步骤S1可替换为：先取80份的酚醛树脂加热到180℃，待树脂完全熔融后，加入8份的多聚磷酸及1份的对甲苯磺酸；然后，在180℃下保温并搅拌3h，冷却后研磨过300目筛；再将研磨后的产物用去离子水反复冲洗，以去除多余的多聚磷酸及对甲苯磺酸；再用乙醇反复冲洗，以去除未反应的酚醛树脂；然后，将样品置于40℃的烘箱内干燥至产物的重量无变化，以获得多聚磷酸改性的酚醛树脂；再使用多聚磷酸改性的酚醛树脂制备阻燃剂。
[0011]另一实施例中：步骤S1可替换为：将无机链状聚合物聚磷酸铵与碱式硫酸镁晶须按预设的比例混合成阻燃剂。
[0012]具体的，前述实施例中，阻燃剂包括高聚合度聚磷酸铵、季戊四醇以及三聚氰胺；且，高聚合度聚磷酸铵：季戊四醇：三聚氰胺=1:0.30:0.18。
[0013]具体的，另一实施例中，阻燃剂包括高聚合度聚磷酸铵、多聚磷酸改性的酚醛树脂以及三聚氰胺；且，高聚合度聚磷酸铵：多聚磷酸改性的酚醛树脂：三聚氰胺=1:0.25:0.18。
[0014]具体的，另一实施例中，阻燃剂包括高聚合度聚磷酸铵以及碱式硫酸镁晶须；且，高聚合度聚磷酸铵：碱式硫酸镁晶须=85:15。
[0015]综上所述，本专利技术一种高聚合度聚磷酸铵阻燃短玻纤增强尼龙材料的方法中，先以膨胀型阻燃体系APP/季戊四醇PER/三聚氰胺MEL为阻燃剂，将短切玻纤经MEL浸泡处理，分别制备了APP/PER/MEL/SGF/PA6与APP/PER/MEL
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SGF/PA6的尼龙复合材料，其中，25wt%的APP/PER/MEL可使含35wt%短玻纤增强的PA6/SGF复合材料达到UL
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94中的V
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0级，且阻燃材料的力学性能优良。在相同的UL
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94阻燃级别下，APP/PER/MEL
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SGF/PA6复合材料比APP/
PER/MEL/SGF/PA6具有更高的LOI值。此外，再以多聚磷酸改性的酚醛树脂，即PPA
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PF为炭源，将其与高聚合度APP和MEL构成APP/PPA
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PF/MEL膨胀型阻燃剂，以制备了APP/PPA
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PF/MEL/SGF/PA6阻燃复合材料；其中，25wt%的APP/PPA
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PF/MEL；且，APP：PPA
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PF：MEL=1：0.25：0.18时，该种复配阻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高聚合度聚磷酸铵阻燃短玻纤增强尼龙材料的方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1：阻燃剂的处理，即将1000份的硅烷偶联剂KH560处理后的玻璃纤维短切丝置于过饱和的三聚氰胺热水溶液中，于40℃下将其浸泡8h；并使用去离子水对其洗涤3至5次后，于120℃电热鼓风干燥箱中干燥至产物的重量无变化；S2：复合材料的制备，即分别将PA6、短玻纤及阻燃剂按预设的比例于转矩流变仪的密炼室内进行密炼，密炼温度为220℃
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230℃，密炼时间为10min；密炼所得混合物经造粒机进行造粒后制备复合材料；其中，PA6的添加量为40wt%；短玻纤的添加量为35wt%；阻燃剂的添加量为25wt%。2.根据权利要求1所述的一种高聚合度聚磷酸铵阻燃短玻纤增强尼龙材料的方法，其特征在于：步骤S1替换为：先取80份的酚醛树脂加热到180℃，待树脂完全熔融后，加入8份的多聚磷酸及1份的对甲苯磺酸；然后，在180℃下保温并搅拌3h，冷却后研磨过300目筛；再将研磨后的产物用去离子水反复冲洗，以去除多余的多聚磷酸及对甲苯磺酸；再用乙醇反复冲洗，以去除未反应的酚醛树脂；然后，将样品置于40℃的烘箱内干燥至产物的重量无变化，以获得多聚磷酸改性的酚醛树脂；再使用多聚磷酸改性的酚醛树脂制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昂，黄常春，王毕魁，王智学，李军华，
申请(专利权)人：广东泰塑新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：