本发明专利技术公开的无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复合材料及其制备方法，其特点是按比例先将三聚氰胺、聚磷酸铵、聚合物成炭剂、聚硅氧烷、酰亚胺类化合物和聚甲醛热稳定剂于高速混合器中混合２～４分钟，然后再向上述混合物中加入聚甲醛和增韧剂继续混合３～６分钟，再将混合物加入双螺杆挤出机中于温度１６５～２００℃熔融挤出，同时于挤出机的侧喂料口加入玻璃纤维，挤出物造粒后干燥即可。本发明专利技术提供的制备方法工艺简单，原料易得，成本较低，易于实施，所制备的无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复合材料阻燃和力学性能优异，环保无卤，应用前景广阔。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于阻燃聚甲醛复合材料及其制备
，具体涉及一种无卤阻燃玻纤 增强聚甲醛复合材料及其制备方法。
技术介绍
工程塑料聚甲醛(POM)的结构特点是分子链柔顺性好，链结构规整度高，易结晶 且结晶度高，因而赋予了其硬度大、模量高，尺寸稳定性好，良好的热电性能，耐疲劳性突 出，耐磨和自润滑性能好，着色性强，使用温度范围广等诸多优点。然而，因聚甲醛分子内 的含氧量高达53%，极限氧指数低(仅15% )，极易燃烧，因而极大地限制了其应用领域。 此外，聚甲醛对酸碱稳定性差，少量酸碱的存在即可引起聚甲醛的剧烈降解，使得传统的 卤-锑协效阻燃体系对聚甲醛大多无效，而大量加入其他阻燃剂又会大幅降低聚甲醛的力 学性能。因此，改善聚甲醛的阻燃性能十分困难，一直是世界性难题，同时也是具有重要意 义的研究课题。随着研究的进行，对非玻纤增强聚甲醛的阻燃，国内外已有较多文献报道。如美国 专利6699923 B2公开了利用红磷/酚醛树脂或聚碳酸酯/脂肪酸盐阻燃聚甲醛，并在一定 程度上改善了聚甲醛的阻燃性能。美国Celanese公司将NH4H2PO4或(NH4) 2ΗΡ04加入聚甲醛 中制备了自熄聚甲醛。日本三重大学Harashina H等采用红磷、酚醛树脂、三聚氰胺的三组 分体系阻燃Ρ0Μ，所得阻燃POM材料的极限氧指数达到37. 5，垂直燃烧性能达到UL94 V-I 级别[Harashina H, Tajima Y, Itoh T, Polymer Degradation andStability, 2006,91 (9), 1996-2002]。国内刘鹏波等采用Mg (OH) 2阻燃Ρ0Μ，发现60 %的Mg (OH) 2可使POM的极限氧 指数提高至40 [刘鹏波，徐闻，李英杰，高分子材料科学与工程，2004，20 (6)，120-123]。谢 代义等采用聚氨酯包覆三聚氰胺氰尿酸盐阻燃聚甲醛，所得阻燃POM样品极限氧指数可达 26，力学性能较好[谢代义，刘渊，王琪，塑料工业，2006，34 (4)，17-19]。然而，对玻纤增强聚甲醛体系的阻燃，一般而言，要比聚甲醛的非玻纤增强体系更 难阻燃，其原因在于玻纤在聚甲醛体系中产生了类似于“烛芯”效应，因而会加速聚甲醛体 系的熔融有焰滴落和燃烧。对玻纤增强聚甲醛体系的阻燃，文献报道很少，目前仅见美国专 利3884867报道了采用5 15%的包覆型红磷微粉和1 40%偶联剂预处理的玻纤与聚 甲醛复合制备自熄型聚甲醛，但由于添加的红磷颜色深，使其阻燃的聚甲醛体系的适用范 围大为受限，加之包覆型红磷微粉制备工艺复杂，一定程度上解决了阻燃玻纤增强聚甲醛 体系中的玻纤“烛芯”效应问题，其阻燃性能根据美国标准ASTM D 635-63仅达水平燃烧HB 级(自熄)水平，故其阻燃性能提高有限。此外，本专利技术人在前期研究中还发现，如果在填 充阻燃剂的聚甲醛体系中单纯添加玻纤所得材料的力学性能(拉伸强度和缺口冲击强度 一般分别为36. OMPa和2. 4kJ/m2)甚至比不加玻纤的材料(拉伸强度和缺口冲击强度一般 分别为52. OMPa和4. 5kJ/m2)还要差。
技术实现思路
本专利技术的首要目的是针对现有技术的不足，提供一种无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复 合材料。本专利技术的另一目的是提供一种制备上述无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复合材料的方法。本专利技术首要目的提供的无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复合材料，其特征在于该复合材 料按重量百分比计是由以下组分经熔融共混而成聚甲醛20 70%玻璃纤维5 40%三聚氰胺1 25%聚磷酸铵5 40%聚合物成炭剂 0.05 10%聚硅氧烷0.1 5%增韧剂0 30%酰亚胺类化合物 0.1 5%聚甲醛热稳定剂 0. 1 2%。上述复合材料中聚甲醛可选用均聚型聚甲醛和共聚型聚甲醛中的至少一种；玻璃 纤维可选用短切玻璃纤维或连续长玻璃纤维中任一种；聚磷酸铵选用聚合度10 3000的 结晶I型或结晶II型中的任一种；聚合物成炭剂可选用三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂和热 塑性酚醛树脂中的至少一种；聚硅氧烷可选用数均分子量10000 5000000的硅油、硅橡胶 和硅酮粉中的至少一种；增韧剂可选用聚烯烃弹性体(POE)、聚氧化乙烯(PEO)、聚醚型热 塑性聚氨酯(ET-TPU)和聚酯型热塑性聚氨酯(ES-TPU)中的至少一种；酰亚胺类化合物可 选用邻苯二甲酰亚胺、丁二酰亚胺、双马来酰亚胺和N-苯基马来酰亚胺中的至少一种；聚 甲醛热稳定剂可选用2，6_ 二叔丁基对甲酚(抗氧剂沈4)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基 苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲 基苯基)丙酸酯](抗氧剂对幻、己二醇双[3- (3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](抗 氧剂259)和双-[β _3，5-二叔丁基-4-羟基苯基]丙酸三甘醇酯(抗氧剂719)中的至少 一种。以上各组分的配比优选为聚甲醛30 65% ；玻璃纤维5 30% ；三聚氰胺1 20% ；聚磷酸铵10 30% ；聚合物成炭剂0.2 5% ；聚硅氧烷0. 1 3% ；增韧剂0 25% ；酰亚胺类化合物0. 1 3% ；聚甲醛热稳定剂0. 1 1. 5%。本专利技术另一目的提供的制备上述无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复合材料的方法，其特 征在于该方法的工艺步骤和条件如下(1)先将1 25%的三聚氰胺、5 40%的聚磷酸铵、0. 05 10%的聚合物成炭 剂、0. 1 5%的聚硅氧烷、0. 1 5%的酰亚胺类化合物和0. 1 2%的聚甲醛热稳定剂放 入高速混合器中混合2 4分钟，然后再加入20 70%的聚甲醛和0 30%的增韧剂继 续混合3 6分钟，得到各组分均勻混合的混合物；(2)将所得混合物加入双螺杆挤出机中于温度165 200°C熔融共混挤出，同时于 双螺杆挤出机主加料口前方的侧喂料口加入5 40%的玻璃纤维，挤出机转速为30 500 转/分，挤出物过水冷却后切粒，并于60 90°C干燥4 8小时即可得到阻燃复合材料粒料，其中所用物料的百分比均为重量百分比。上述制备方法中所用的聚甲醛为均聚型聚甲醛和共聚型聚甲醛中的至少一种；玻 璃纤维为短切玻璃纤维或连续长玻璃纤维中任一种；聚磷酸铵为聚合度10 3000的结 晶I型或结晶II型中的任一种；聚合物成炭剂为三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂和热塑性 酚醛树脂中的至少一种；聚硅氧烷为数均分子量10000 5000000的硅油、硅橡胶和硅酮 粉中的至少一种；增韧剂为聚烯烃弹性体(POE)、聚氧化乙烯(PEO)、聚醚型热塑性聚氨酯 (ET-TPU)和聚酯型热塑性聚氨酯(ES-TPU)中的至少一种；酰亚胺类化合物为邻苯二甲酰 亚胺、丁二酰亚胺、双马来酰亚胺和N-苯基马来酰亚胺中的至少一种；聚甲醛热稳定剂为 2，6- 二叔丁基对甲酚(抗氧剂沈4)、四[β - (3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇 酯(抗氧剂1010)、二缩三乙二醇双[β - (3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯](抗氧 剂对幻、己二醇双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](抗氧剂259)和双-[β_3， 5-二叔丁基-4-羟基苯基]丙酸三甘醇酯(抗氧剂719)中的至少一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复合材料，其特征在于该复合材料按重量百分比计是由以下组分经熔融共混而成：聚甲醛 ２０～７０％玻璃纤维 ５～４０％三聚氰胺 １～２５％聚磷酸铵 ５～４０％聚合物成炭剂 ０．０５～１０％聚硅氧烷 ０．１～５％增韧剂 ０～３０％酰亚胺类化合物 ０．１～５％聚甲醛热稳定剂 ０．１～２％。
【技术特征摘要】
1. 一种无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复合材料，其特征在于该复合材料按重量百分比计是 由以下组分经熔融共混而成聚甲醛20 --70%玻璃纤维5 40%三聚氰胺1 25%聚磷酸铵5 40%聚合物成炭剂0.05 10聚硅氧烷0.1 5%增韧剂0 30%酰亚胺类化合物0.1 5%聚甲醛热稳定剂0.1 2%2.根据权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复合材料，其特征在于该复合材料 中的聚合物成炭剂为三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂和热塑性酚醛树脂中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复合材料，其特征在于该复合 材料中的聚硅氧烷为数均分子量10000 5000000的硅油、硅橡胶和硅酮粉中的至少一种。4.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复合材料，其特征在于该复合 材料中的增韧剂为聚烯烃弹性体、聚氧化乙烯和聚醚型热塑性聚氨酯和聚酯型热塑性聚氨 酯中的至少一种。5.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复合材料，其特征在于该复合 材料中的酰亚胺类化合物为邻苯二甲酰亚胺、丁二酰亚胺、双马来酰亚胺和N-苯基马来酰 亚胺中的至少一种。6.一种制备权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复合材料的方法，其特征在于 该方法的工艺步骤和条件如下(1)先将1 25%的三聚氰胺、5 40%的聚磷酸铵、0.05 10%的聚合物成炭剂、 0. 1 5%的聚硅氧烷、0. ...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈英红，王琪，刘渊，于奋飞，华正坤，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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