无卤阻燃聚酰胺弹性体材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种无卤阻燃聚酰胺弹性体材料及其制备方法和应用，所述无卤阻燃聚酰胺弹性体材料总重量按100份计，主要成分包括：聚酰胺弹性体55～75份，主阻燃剂15～25份，协效阻燃剂3～15份，偶联剂0.4～2份，分散剂0.5～3份，相容剂3～10份，抗氧剂0.1～1份，吸收剂0.1～2份；本发明专利技术的材料阻燃性能好，抑烟，无卤素危害，同时力学性能优异，成本低廉，适合大规模工业生产。工业生产。

【技术实现步骤摘要】
无卤阻燃聚酰胺弹性体材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及聚酰胺复合材料
，尤其是涉及一种无卤阻燃聚酰胺弹性体材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]阻燃材料一般采用的阻燃方法就是在材料中添加阻燃剂，其中含有卤素的卤化物和金属氧化物阻燃剂虽然阻燃效率高，但是由于这些材料中含有卤化物，在燃烧时释放大量的烟雾和卤化氢气体，不仅有毒害作用，而且也给安全疏散和消防带来很大的妨碍。此外，卤化氢气体与空气中的水一旦反应后，即生成“卤化氢酸”，严重腐蚀仪器设备、建筑物。而其他的无卤阻燃材料，虽然在燃烧时不会产生有害气体和大量的烟雾，不腐蚀仪器设备，但由于无卤阻燃剂的大量填充，材料的力学性能的机械性能与电气性能降低，已逐渐无法满足阻燃材料的发展使用需求。如何在达到阻燃要求的同时，实现阻燃材料绿色环保、良好的力学性能是需要解决的问题。
[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、耐低温性优异等特点，且易加工，非常适合应用于一些要求高强度、低模量的弹性体等领域。但聚酰胺弹性体也存在氧指数低，较易燃烧的缺点，在一些需要具备阻燃的场景和产品上，如无卤低烟阻燃电缆、阻燃注塑件等，具有较多限制，因此，开发无卤阻燃的聚酰胺弹性体材料迫在眉睫。
[0004]市面上无卤阻燃聚酰胺弹性体材料的研究较少，而一些阻燃弹性体材料大部分采用添加或共混有机、无机阻燃剂而成，在实现阻燃性能的同时，不耐水解，力学性能大幅降低，难以满足某些环境的使用要求。阻燃剂使得材料柔韧性差，硬度较高，而弹性体改性的阻燃材料，拉伸强度和冲击性能降低。
[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无卤阻燃聚酰胺弹性体材料，是一种无卤，阻燃性能优良，耐水解性能好，力学性能更好的阻燃弹性体材料。
[0007]本专利技术的目的之二在于提供一种该无卤阻燃聚酰胺弹性体材料的制备方法。
[0008]本专利技术的目的之三在于提供一种该无卤阻燃聚酰胺弹性体材料的应用。
[0009]本专利技术一方面提供了一种无卤阻燃聚酰胺弹性体材料，以总重量份数100份计，包括以下组分：聚酰胺弹性体55～75份，主阻燃剂15～25份，协效阻燃剂3～15份，偶联剂0.4～2份，分散剂0.5～3份，相容剂3～10份，抗氧剂0.1～1份，吸收剂0.1～2份；
[0010]其中，所述主阻燃剂为选自红磷、次磷酸铝(AHP)、二乙基次磷酸铝(ADP)、异叔丁基次磷酸铝(A
‑
MBPa)、聚磷酸铵(APP)、磷酸氢二钠、磷酸二氢镁、磷酸锂、磷酸镁、磷酸钠、磷酸氢二铵和磷酸锑中的至少一种，优选次磷酸铝(AHP)；
[0011]所述协效阻燃剂为选自硼酸锌(ZB)、有机蒙脱土(OMMT)、纳米粘土、三氧化二锑、三苯基膦酸酯(TPP)、磷酸三甲苯酚酯(TCP)、双酚A双(磷酸二苯酯)(BDP)、间苯二酚二膦酸酯中的至少一种，优选硼酸锌(ZB)。
[0012]例如，根据本专利技术实施方式的无卤阻燃聚酰胺弹性体材料，以总重量份数100份计，包括以下组分：聚酰胺弹性体60～65份，如62～65份；主阻燃剂20～25份，如20～23份；协效阻燃剂8～10份，如8～9份；偶联剂0.4～0.6份，如0.5～0.6份；分散剂1～2份，如1～2份；相容剂3～10份，如5～6份；抗氧剂0.3～0.6份，如0.3～0.5份；吸收剂0.3～0.5份，如0.3～0.4份。
[0013]再例如，本专利技术一个实施方式的无卤阻燃聚酰胺弹性体材料，以总重量份数100份计，包括以下组分：聚酰胺弹性体62～65份，主阻燃剂22～23份，协效阻燃剂8～9份，偶联剂0.5～0.6份，分散剂1～2份，相容剂5～6份，抗氧剂0.3～0.5份，吸收剂0.3～0.4份。
[0014]本专利技术一个实施方式的无卤阻燃聚酰胺弹性体材料的组分中，次磷酸铝与硼酸锌的重量比为2～3：1，次磷酸铝与硼酸锌的总重量占无卤阻燃聚酰胺弹性体材料总重量的25％～35％。
[0015]下面对各组分进行详细说明。
[0016]聚酰胺弹性体
[0017]所述聚酰胺弹性体树脂作为阻燃材料基材，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)。
[0018]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优选为1.5
‑
3.0，优选2.0
‑
2.8，硬度优选为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。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]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。
[0022]以此方法制得的TPAE
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6相对粘度在1.5～3.0之间(以GB/T 12006.1(ISO307)标准方法，以甲酸溶液为溶剂测定)，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。
[0023]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，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无卤阻燃聚酰胺弹性体材料，其特征在于，所述无卤阻燃聚酰胺弹性体材料以总重量份数100份计，包括以下组分：聚酰胺弹性体55～75份，主阻燃剂15～25份，协效阻燃剂3～15份，偶联剂0.4～2份，分散剂0.5～3份，相容剂3～10份，抗氧剂0.1～1份，吸收剂0.1～2份；其中，所述主阻燃剂为选自红磷、次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、异叔丁基次磷酸铝、聚磷酸铵、磷酸氢二钠、磷酸二氢镁、磷酸锂、磷酸镁、磷酸钠、磷酸氢二铵和磷酸锑中的至少一种，优选次磷酸铝；所述协效阻燃剂为选自硼酸锌、有机蒙脱土、纳米粘土、三氧化二锑、三苯基膦酸酯、磷酸三甲苯酚酯、双酚A双(磷酸二苯酯)、间苯二酚二膦酸酯中的至少一种，优选硼酸锌。2.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚酰胺弹性体材料，其特征在于，所述无卤阻燃聚酰胺弹性体材料，以总重量份数100份计，包括以下组分：聚酰胺弹性体60～65份，主阻燃剂20～25份，协效阻燃剂8～10份，偶联剂0.4～0.6份，分散剂1～2份，相容剂3～10份，抗氧剂0.3～0.6份，吸收剂0.3～0.5份；优选地，所述无卤阻燃聚酰胺弹性体材料，以总重量份数100份计，包括以下组分：聚酰胺弹性体62～65份，主阻燃剂22～23份，协效阻燃剂8～9份，偶联剂0.5～0.6份，分散剂1～2份，相容剂5～6份，抗氧剂0.3～0.5份，吸收剂0.3～0.4份。3.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚酰胺弹性体材料，其特征在于，所述无卤阻燃聚酰胺弹性体材料中，次磷酸铝与硼酸锌的重量比为2～3：1，次磷酸铝与硼酸锌的总重量占无卤阻燃聚酰胺弹性体材料总重量的25％～35％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的无卤阻燃聚酰胺弹性体材料，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2.0
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2.8。5.根据权利要求4所述的无卤阻燃聚酰胺弹性体材料，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
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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0.1～4...

【专利技术属性】
技术研发人员：马伊，柳碧波，胡纲，李兵，闫胜利，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：