一种高强度、低析出无卤阻燃聚酰胺组合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度、低析出无卤阻燃聚酰胺组合物及其制备方法，由以下按重量份数计的原料组成：聚酰胺树脂26

【技术实现步骤摘要】
一种高强度、低析出无卤阻燃聚酰胺组合物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料领域，尤其是涉及一种高强度、低析出无卤阻燃聚酰胺组合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚酰胺(尼龙)自杜邦公司商业化以来距今已有80多年的历史，作为工程塑料使用也有60多年的历史，聚酰胺具有高强、耐磨、耐热、耐溶剂等一系列优异性能，广泛应用于汽车、电子电器、民用飞机、家电等领域，位居通用工程塑料(PA、PC、POM、PBT/PET、PPO)之首。聚酰胺在工程塑料的应用通常需要根据使用工况要求对树脂进行改性。
[0003]阻燃聚酰胺材料在动力电池、高铁、民用飞机等领域得到广泛的应用，聚合物阻燃路径包括：接枝和交联改性技术、气相阻燃技术、凝聚相中的自由基抑制剂、催化成炭技术、耐燃涂层技术、冷却阻燃技术等，在阻燃尼龙材料制备过程中，通常采用在复合材料制备过程中通过机械共混阻燃剂方法、在聚合物链上或表面上接枝或键合阻燃基团、与阻燃单体进行共聚合等方法实现尼龙材料的阻燃，在复合材料制备过程中通过机械共混阻燃剂方法应用最广泛。
[0004]中国专利CN202210816927提供了一种无卤膨胀阻燃尼龙66组合物、尼龙66复合材料及其制备方法，无卤膨胀型阻燃剂由磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和纳米蒙脱土组成，磷系阻燃剂和氮系阻燃剂反应生成含P
‑
N键的交联涂层，加之纳米蒙脱土的存在，促进了燃烧时炭化层的形成，提高了PA66的阻燃性。中国专利CN202210998254公开了一种阻燃尼龙材料及其制备方法，将尼龙熔化，并将熔化后的尼龙填入手性螺旋二氧化硅纳米管；将填了尼龙的手性螺旋二氧化硅纳米管、玻璃纤维、改性石棉、相容剂以及抗老化助剂混合加热并用捏合机捏合至少10min，获得混合物；将获得的混合物通过双螺杆挤出机熔融挤出，获得复合粒子，该材料具备一定的阻燃性能。中国专利CN202210666576公开了一种高灼热丝无卤环保阻燃尼龙66，通过磷、氮组分的无卤阻燃剂，共同构成气相与凝聚相阻燃机理达到阻燃目的，片状α
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磷酸锆负载于氧化石墨烯的表面,既增加了氧化石墨烯的热氧化稳定性，α
‑
磷酸锆还可起到催化成炭作用，有助于协同提高聚合物复合材料的热稳定性和阻燃性能，解决了石墨烯负载磷酸锆复合材料制备工艺复杂以及能耗高的问题，可实现大规模生产。近年已公开的专利集中在对磷系阻燃剂、磷系阻燃剂和协效剂组成的无卤阻燃尼龙材料进行研究，该体系相比卤素阻燃体系具有环保的优势，但在注塑过程和高温高湿环境中容易析出，限制了无卤阻燃尼龙材料的应用，并且已公开的研究多数都是集中在阻燃剂的机械共混改性，对于阻燃剂分子结构设计的研究相对较少，阻碍了无卤阻燃尼龙材料技术的进步。

技术实现思路

[0005]为了填补现有技术的空白，本专利技术提供了一种高强度、低析出无卤阻燃聚酰胺组合物及其制备方法，通过阻燃剂分子结构设计，引入一种全新结构的阻燃剂，提升了阻燃效率，降低阻燃剂的添加量，实现了阻燃聚酰胺材料的高强度，并且通过改性协效阻燃剂的添
No.23128
‑
74
‑
7；三乙二醇醚
‑
二(3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基
‑5‑
甲基苯基)丙酸酯，CAS No.36443
‑
68
‑
2；四[β
‑
(3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,CAS No.6683
‑
19
‑
8等的至少一种。
[0017]本专利技术受阻酚类抗氧剂优选N,N'
‑
双
‑
(3
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酰基)己二胺，亚磷酸酯类抗氧剂优选三[2.4
‑
二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
[0018]所述加工助剂是一种可以兼顾内外润滑并不影响阻燃性能的有机助剂。可以是硅酮粉、硅酮母粒、PETS、蒙旦蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸钙等一种或多种。
[0019]本专利技术加工助剂优选硅酮粉，苯基硅酮和二氧化硅1：1的混合物。
[0020]所述的色母粒是炭黑含量10
‑
99％，载体为PA6或者润滑剂的色母粒。
[0021]所述一种高强度、低析出无卤阻燃聚酰胺组合物及其制备方法，包括以下步骤：
[0022](1)聚酰胺树脂的含水率不高于2000ppm；
[0023](2)按配方比例称取干燥后的各种原料；将聚酰胺树脂、阻燃剂、改性协效阻燃剂、抗氧剂、加工助剂、色母粒，通过高速搅拌机然混合均匀，备用，按照配比称取填充剂，备用；
[0024](3)将上述树脂和助剂混合原料通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，填充剂从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，在260℃下经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到所述的无卤阻燃聚酰胺组合物。
[0025]上述无卤燃聚酰胺组合物可以应用在新能源汽车、电子电器、连接器等领域。
[0026]本专利技术的有益效果：
[0027]1)二乙基次磷酸铝(ADP)残碳量低，燃烧形成碳膜初期具有一定流动性，但低残炭量使得添加量足够高才能形成稳定的、足够厚的碳膜。磷酸铝具有非常高的残碳量，即使在800℃灼烧，残碳量仍然超过50％，但是碳膜很坚硬，没有流动性。两者按照一定的比例添加会呈现最优异的性能，通过分子结构设计将两者的结构设计在一起，引入一种新的分子结构阻燃剂二乙基次磷酸化乙基二磷酸铝，一方面结合了ADP和磷酸铝对残碳量和碳层流动性的影响，体现出优异的阻燃性能，另外相比ADP与磷酸铝类或亚磷酸铝类协效剂的复配，效率更高，添加量低，可以取得更有益的力学性能和低析出性，相比以商业化的二乙基次磷酸化磷酸铝等产品，因其特定的结构可以在不与协效复配低添加量使用即可取得UL94 V0阻燃的效果。
[0028]2)以改性三聚磷酸锌铝作为协效剂，为了取得优异的阻燃限定了三聚磷酸锌铝各元素的含量，为了实现低析出的效果对三聚磷酸锌铝进行表面改性，表面处理剂中的硅烷偶联剂提高了协效阻燃剂与尼龙的相容性，表面处理剂中的乙烯马来酸酐共聚物可以协效剂与树脂界面通过化学键连接，并通过发泡尼龙作为载体，增加了协效阻燃剂的分散性，三者共同作用解决了协效阻燃剂易析出的风险，增加其阻燃效率，降低添加量。
[0029]3)通常无卤阻燃剂多组份复配才能实现增强尼龙在UL94标准下的V0阻燃，本专利技术所采用的二乙基次磷酸化乙基二磷酸铝阻燃剂在低添加量状态下单独添加的状态下即可达到V0阻燃的效果，阻燃效率高。
[0030]4)改性三聚磷酸锌铝作为协效剂在不影响阻燃和析出的前提下，降低了阻燃剂的添加量，降低了材料的综合成本，提升了产品的竞争了。
[0031]通过上述有益效果实现了聚酰胺组合物优异的阻燃性能、低成本、低析出、高强度的特性，增强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度、低析出无卤阻燃聚酰胺组合物，其特征在于：由以下按重量份数计的原料组成：2.根据权利要求1所述的一种高强度、低析出无卤阻燃聚酰胺组合物，其特征在于：所述聚酰胺树脂是PA6、PA56、PA66、PA6/66、PA66/6、PA66/6T、PA6T/X、PA10T、PA10T/X、PA9T、PA46、PA4T、PA5T、PA5T/X中的一种或者多种。3.根据权利要求1所述的一种高强度、低析出无卤阻燃聚酰胺组合物，其特征在于：所述的填充剂按照形态可以是纤维状或者非纤维状的填充剂，纤维状可以是玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维、玄武岩纤维中的一种或多种，非纤维状的填充可以是晶须、硅灰石、云母、高岭土、滑石粉、玻璃微珠、碳酸钙中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种高强度、低析出无卤阻燃聚酰胺组合物，其特征在于：所述的填充剂是玻璃纤维，碱含量＜0.8％，体积密度0.6
‑
0.8g/cm3，单丝纤维直径：7
‑
13μm，短切长度：2
‑
5mm,含水率≤0.05％。5.根据权利要求1所述的一种高强度、低析出无卤阻燃聚酰胺组合物，其特征在于：所述的阻燃剂是二乙基次磷酸化乙基二磷酸铝。白度＞95％，水分＜0.3％，PH＞4，磷含量：25
‑
28％，铝含量：7
‑
8％；密度1.34
‑
1.38g/cm3；粒径(D50)10
‑
20μm；阻燃剂的结构式如下：6.根据权利要求1所述的一种高强度、低析出无卤阻燃聚酰胺组合物，其特征在于：所述的协效阻燃剂是改性三聚磷酸锌铝，白度＞90％，P2O5有效含量48
‑
52％，Al2O3有效含量13
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15％，ZnO有效含量18
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22％，pH值5
‑
7％，粒径(D50)小于5μm；改性三聚磷酸铝是将上述三聚磷酸锌铝通过表面处理剂处理，并且以发泡尼龙为载体制备的。7.根据权利要求1所述的一种高强度、低析出无卤阻燃聚酰胺组合物，其特征在于：抗氧剂是亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂1:1(重量比)的混合物，其中亚磷酸酯类的抗氧剂可以是三[2.4
‑
二叔丁基苯基]亚磷酸酯，CAS N0.31570
‑
04
‑
4；3,9
‑
二(2,4
‑
二枯基苯
氧基)
‑
2,4,8,10
‑
四氧杂
‑
3,9
‑
二磷杂螺[5.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海生，颜瑞祥，陈剑锐，王增效，侍惠东，丁浩浩，王溢，陈永东，张锴，蔡青，蔡莹，周文，
申请(专利权)人：浙江普利特新材料有限公司重庆普利特新材料有限公司上海普利特化工新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：