一种阻燃尼龙66复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃尼龙66复合材料的制备方法，特点是包括以下步骤，将金属盐、柠檬酸钠、氧化石墨烯混合，将金属盐氧化石墨烯混合液与一定浓度的碱溶液同时加入微液膜反应器反应，接着水浴晶化后，离心，洗涤，冷冻干燥即得LDHs/rGO；将尼龙66、LDHs/rGO阻燃剂、抗氧剂、增韧剂、润滑剂加入混合机中高速混合，经双螺杆挤出机挤出、切粒、干燥后得到阻燃尼龙66材料，优点是制备的尼龙66复合材料阻燃性能、极限氧指数、力学性能都得到了显著提升，能广泛的应用于需要高强度、阻燃性、耐高温材料的汽车工业和电子电气工业领域。汽车工业和电子电气工业领域。汽车工业和电子电气工业领域。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃尼龙66复合材料的制备方法


[0001]本专利技术属于阻燃尼龙合成
，尤其涉及一种阻燃尼龙66复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]尼龙66(聚酰胺66)，由于其具有优良的力学性能、耐磨损、自润滑性好和对化学试剂稳定等优点，是目前尼龙产品中产量最大、用途最广的品种，广泛应用于工程塑料、化学纤维以及材料领域。然而，未改性的尼龙66阻燃性能较差，极限氧指数约24％，垂直燃烧只能达到UL94V
‑
2级，在燃烧过程中产生滴落易引发火灾。因此，通过对尼龙材料的阻燃改性来拓宽其在建筑、服装以及电子产品领域的应用具有重要的意义。
[0003]目前，改善尼龙66阻燃性能的方法主要有原位聚合反应法、物理添加共混法和织物后处理法。原位聚合反应法是将阻燃剂作为反应组分与聚合单体一起参与聚合反应，通过化学键连接到聚合物分子链中，从而改善其阻燃性能。常用的卤素、有机磷或含氮系列反应型阻燃剂的使用往往会降低尼龙材料的力学性能、热稳定性以及加工性等。同时反应型阻燃剂分子结构较复杂，价格较昂贵，不利于大规模工业化生产。织物后处理法是对聚尼龙纤维和织物通过表面接枝、涂覆等方式改善其阻燃效果，但耐久性较差。物理添加共混法，也就是采用在尼龙树脂中或纺丝挤出过程中加入阻燃剂，例如硅系、氢氧化物等，这种方法效果明显，操作简便、适用范围广、易放大，是一种比较经济的方法。
[0004]公开号CN 113045892A采用氢氧化镁与尼龙66进行熔融共混，得到阻燃型的尼龙66共聚物。但由于氢氧化镁加入量较低，对聚合物材料的阻燃性能提升有限，同时并没有根本解决粉体分散性低，与聚合物界面相容性差的问题。公开号CN 103160949A采用尼龙66树脂粉、有机蒙脱土、纳米二氧化硅、多聚磷酸铵进行共混造粒，获得极限氧指数≥32％的纳米阻燃尼龙66纤维，但是制备中再加工过程会显著破坏聚合物的机械性能。公开号CN 103160949A在传统的十溴二苯乙烷/锑白互配阻燃尼龙66体系中，加入吸酸剂来吸收加工过程中产生的部分HBr分子，但SbBr3的存在仍然会影响尼龙66材料的热稳定性，从而限制了聚合物的使用范围，并且该法使用的阻燃剂种类多，工艺复杂难以放大。
[0005]水滑石(LDHs)材料，指层状双氢氧化物，是一种典型的阴离子型层状纳米材料。LDHs的结构通式为：[M1‑
x2+
M
x3+
(OH)2]x+
(A
n
‑
)
x/n
·
mH2O，其中M
2+
、M
3+
分别表示位于层板上的二价和三价金属阳离子，A
n
‑
表示层间可交换的阴离子。由于其独特的结构和性质，LDHs在高分子聚合物的阻燃领域也具有较好的应用前景。LDHs的表面碱性使可以吸收高聚物热降解释放的酸性气体，延缓材料的分解，同时其独特的热分解特性，使LDH
S
在逐步吸热分解过程中可以释放出水蒸气和二氧化碳，不仅可以带走聚合物表面的部分热量，还可以稀释可燃气体与氧气浓度，从而抑制燃烧。LDH
S
较好的吸附能力可以让分解后的复合金属氧化物(MMO)吸附小分子气体和固体炭颗粒，起到抑烟作用等。然而，聚合物中过多水滑石的使用也会降低基体的强度，因此，复合阻燃体系的开发变得格外重要。石墨烯作为一种新型的碳材料，其在聚合物阻燃改性方面的研究也日渐广泛。石墨烯遇到明火时不会燃烧，在聚合物/石墨
烯体系中，石墨烯可以促使聚合物迅速碳化，此外，石墨烯具有优异的力学性能，还原氧化石墨烯(rGO)被认为是尼龙66的有效成核剂，可以提高尼龙66晶体的取向度，改善聚合物的力学性能，但单纯石墨材料的阻燃性能仍较差。目前，国内外还没有公开将水滑石材料和还原氧化石墨烯与尼龙66进行复合制备阻燃尼龙66复合材料的相关研究报道。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有优异的阻燃性能和机械性能的阻燃尼龙66复合材料的制备方法。
[0007]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种阻燃尼龙66复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)合成LDHs/rGO：A.称取一定量硝酸盐Cu(NO3)2·
3H2O、M(NO3)
x
、Al(NO3)3·
9H2O与0.5～2份柠檬酸钠置于烧杯中，加入100份去离子水超声溶解，再加入0.1～1份氧化石墨烯充分混合得到金属盐氧化石墨烯混合液，其中金属离子Cu
2+
、M
x+
与Al
3+
的总浓度为0.05～0.2mol/L，且(Cu
2+
+M
x+
)/Al
3+
的摩尔比为2～4；B.将氢氧化钠与无水碳酸钠溶于100份去离子水中，其中碱溶液的摩尔浓度为[NaOH]＝1.6([Cu
2+
]+[M
x+
]+[Al
3+
])，[Na2CO3]＝2[Al
3+
]；C.将金属盐氧化石墨烯混合液与碱溶液同时缓慢导入微液膜反应器中，在3000转下反应3分钟，随后收集悬浊液转移到恒温60～70℃的水浴锅中晶化12～20h，离心，洗涤，冷冻干燥后即得LDHs/rGO阻燃剂；(2)制备尼龙66复合材料：将80～95重量份尼龙66、5～15份LDHs/rGO阻燃剂、0.1～1份抗氧剂、0.5～5份增韧剂和0.2～1.5份润滑剂加入高速混合机中，常温混合1～2分钟得到混合物料，将混合物料从双螺杆挤出机的加料口加入，在220～270℃进行造粒，挤出、切粒、干燥后得到阻燃尼龙66复合材料。
[0008]进一步，步骤(1)中所述的氧化石墨烯的制备方法如下：将重量份为3～5份的硝酸钠搅拌溶解于200份的浓硫酸中，加入5～8份的石墨粉搅拌均匀后，再缓慢加入15～20份高锰酸钾，搅拌2h，换恒温水浴30～40℃继续搅拌1～3h后，加入250份去离子水并升温至85～95℃，氧化0.5～1h；氧化结束后加入冰水降温，用质量浓度为30％H2O2溶液处理未反应的高锰酸钾，待不再产生气泡时，离心洗涤至pH＝7，冷冻干燥后得到氧化石墨烯。
[0009]进一步，步骤(1)中所述M
x+
为Mg
2+
、Zn
2+
、Ni
2+
、Co
2+
、Fe
2+
中的任一种。
[0010]进一步，步骤(2)中所述的增韧剂为苯二甲酸酯类、聚酯类、间规1，2
‑
聚丁二烯或聚酰胺类中的一种或几种。加入增韧剂可以降低复合材料脆性,提高复合材料抗冲击性能。
[0011]进一步，步骤(2)中所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂(四[β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、硫代酯类抗氧剂(硫代二丙酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃尼龙66复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)合成LDHs/rGO：A.称取一定量硝酸盐Cu(NO3)2·
3H2O、M(NO3)
x
、Al(NO3)3·
9H2O与0.5～2份柠檬酸钠置于烧杯中，加入100份去离子水超声溶解，再加入0.1～1份氧化石墨烯充分混合得到金属盐氧化石墨烯混合液，其中金属离子Cu
2+
、M
x+
与Al
3+
的总浓度为0.05～0.2mol/L，且(Cu
2+
+M
x+
)/Al
3+
的摩尔比为2～4；B.将氢氧化钠与无水碳酸钠溶于100份去离子水中，其中碱溶液的摩尔浓度为[NaOH]＝1.6([Cu
2+
]+[M
x+
]+[Al
3+
])，[Na2CO3]＝2[Al
3+
]；C.将金属盐氧化石墨烯混合液与碱溶液同时缓慢导入微液膜反应器中，在3000转下反应3分钟，随后收集悬浊液转移到恒温60～70℃的水浴锅中晶化12～20h，离心，洗涤，冷冻干燥后即得LDHs/rGO阻燃剂；(2)制备尼龙66复合材料：将80～95重量份尼龙66、5～15份LDHs/rGO阻燃剂、0.1～1份抗氧剂、0.5～5份增韧剂和0.2～1.5份润滑剂加入高速混合机中，常温混合1～2分钟得到混合物料，将混合物料从双螺杆挤出机的加料口加入，在220～270℃进行造粒，挤出、切粒、干燥后得到阻燃尼龙66复合材料。2.根据权利要求1所述的一种阻燃尼龙66复合材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：李全，张光程，何晓昶，楼黎明，孙艺蕾，李浩博，贾峰，张佳蕊，张瑜亮，柴新刚，马秀艳，高巧丽，崔莹，李宇，刘新安，谷新春，侯建龙，裴津，黄政，刘浩宇，
申请(专利权)人：中国化学赛鼎宁波工程有限公司，
类型：发明
国别省市：