专利名称：一种p-n型阻燃剂，阻燃母粒，阻燃尼龙工程塑料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及阻燃尼龙工程塑料技术领域，尤其涉及一种P-N型阻燃剂、阻燃母粒以及阻燃尼龙工程塑料。
背景技术：
玻纤增强尼龙工程塑料广泛应用于国民经济领域和人们的日常生活中，所以对其使用的性能要求也越来越高，而目前应用比较多的地方是在汽车，电子电器，如接线柱、插座、开关、电器外壳、汽车内装连接器、室内装潢材料、家用电器内部零件等。在许多场合应用中，防火阻燃为一个至关重要的因素，特别在电器用途，如接线柱、插座、开关等，加入适当的阻燃剂可以提高它的阻燃性能。按照美国UL标准，尼龙为UL94V-2级，通过添加阻燃齐U，可进一步达到UL94V-0级。目前，解决玻纤增强尼龙工程塑料阻燃性差的思路主要是从促进融滴或促进成炭出发，但都难以实现阻燃和增强的完美结合。早期使用的含卤的阻燃剂由于生产过程中，对设备腐蚀性很大，同时产生粉尘和废液污染，并且在使用过程中易析出，产生二噁英等有毒物，污染环境。因此含卤阻燃剂的发展逐渐受到限制。(Burleigh P.H.，Nametz R.C.，MooreP.0.，Jay T.A, J.Fire.Retard.Chem.1980,7:47.)目前阻燃剂的研究主要集中于含磷、氮、硫等元素的有机物或低聚物的设计合成，以及通过共混或共聚的方法使高分子材料具有阻燃性。红磷是广泛用与玻纤增强尼龙的市场化品种，仅需7%的添加量就可使35%玻纤尼龙66达到UL94V-0级，缺点是只能制造深色制品，同时燃烧时会产生磷化氢等有害气体。磷酸酯类阻燃剂作用于玻纤增强阻燃效果较差，目前的玻纤增强阻燃剂主要集中于膦酸酯、磷酸酯、磷酸盐等P-N型阻燃剂。如三聚氰胺盐、亚磷酸金属盐，磷酸酯以及P-N型缩合物等。目前针对尼龙的阻 燃剂添加量一般都在25%以上，由于较大的界面张力会造成组分在共混时很难分散均匀，通常会加入合适的嵌段或接枝共聚物作为界面改性剂。一方面，对于共聚物的相对分子质量和化学结构要进行精细的优化设计:低相对分子质量的共聚物易于快速扩散至界面处，但不能提供稳定相态；相对分子质量较高的共聚物增容效果一般不好，因为他们不易扩散到界面。另一方面，缺乏经济和工业上可行的方法来合成这些不同共混体系优化的改性剂。
发明内容
为了解决现有技术中存在的阻燃尼龙工程塑料的阻燃性和力学性能的综合性能较差的缺陷。本发明提供一种P-N型阻燃剂绿色合成方法和添加低熔点尼龙6，通过原位再聚合反应制备出微观均匀分散的阻燃剂母粒，及其添加该阻燃母粒的玻纤增强阻燃尼龙工程塑料。添加该阻燃剂母粒不会降低尼龙的粘度，所得工程塑料阻燃性和力学性能的综合性能优异，不污染环境，其制备方法绿色环保，有利于工业化生产。
为了解决上述技术问题，本发明提供下述技术方案:—种P-N型阻燃剂，它的特点是，所述阻燃剂为含有二元胺的离子型聚合物，其结构通式如下:
权利要求
1.种P-N型阻燃剂，其特征在于，所述P-N型阻燃剂的结构通式如下:
2.据权利要求1所述的P-N型阻燃剂，其特征在于，所述芳基官能团包括苯基或萘基；所述的烷基包括C1-C2的烷基。
3.种P-N型阻燃母粒，其特征在于，所述阻燃母粒由权利要求1或2所述的阻燃剂，低熔点尼龙与扩链剂共聚而成，所述的阻燃剂和低熔点尼龙的质量配比为0.83-1.00:1，所述阻燃剂和扩链剂的质量配比为121-144:1。
4.据权利要求3所述的P-N型阻燃母粒，其特征在于，所述低熔点尼龙的特性粘度为1.7-3.2dl/g，熔点为 150。。-2640C ο
5.种玻纤增强阻燃尼龙工程塑料，其特征在于，所述尼龙复合材料由下述重量百分比的组份组成:尼龙56-72% ;权利要求3或4所述的P-N型阻燃母粒10-13% ;抗氧剂0.2-0.3%，成核剂0.3-0.5%，润滑剂0.3-0.5%，无碱玻璃纤维增强剂15-30%。
6.据权利要求5所述的玻纤增强阻燃尼龙工程塑料，其特征在于，所述尼龙的含量为58-70%，所述无碱玻璃纤维增强剂的含量为17-28%。
7.据权利要求5或6所述的玻纤增强阻燃尼龙工程塑料，其特征在于，所述尼龙选自尼龙6或尼龙66。
8.据权利要求1或2所述的P-N型阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤: 将二元酸与二元胺加入到反应容器中，所述二元酸与二元胺的摩尔配比为1:1 ; 二元酸与二元胺发生酸碱中和反应，反应30min-60min后，除去水分，得到白色固体产物(中间体)；将白色固体产物在反应釜中，氮气气氛下，高温反应90min-120min后，即得所述的P-N型阻燃剂； 其反应通式如下: 式1:
9.据权利要求3或4所述的P-N型阻燃母粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤: (1)将二元酸与二元胺加入到反应容器中，所述二元酸与二元胺的摩尔配比为1:1;二元酸与二元胺在搅拌器搅拌下发生酸碱中和反应，反应30-60min后，除去水分，得到白色固体产物(中间体)； (2)将步骤(I)所得到的中间体，干燥并研细成白色粉末；称取该白色粉末装入反应釜中，内置低速搅拌器、热感耦合传感器、间歇式加料口 ；在氮气气氛下，起始反应温度为2100C _220°C，然后采用程序升温，控制反应条件为:210°C -220°C,30min ；240°C -250°C,30min-35min ；260°C -270°C,40min-50min ;当温度升至 260°C _270°C时，停止通氮气，降低温度至40-60°C ；(3)加入低熔点尼龙和扩链剂，步骤(2)所得的阻燃剂和低熔点尼龙的质量配比为0.83-1.00:1，阻燃剂和扩链剂的质量配比为121-144:1 ;在反应釜的氮气出口处接上真空装置，抽真空，并继续以10°C /h升温至100°C，恒温干燥2h-3h，再以30°C /h升温至170°C继续反应3-4h，停止加热，然后放料至冷却水槽中，得到浅黄色条状聚合物，所得聚合物切粒，即得到所述的P-N型阻燃母粒。
10.据权利要求5-7之一所述的玻纤增强阻燃尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下: (1)、准备辅料 A、P-N型阻燃母粒:将权利要求3或4所述的阻燃母粒，在100-120°C干燥2_3小时； B、成核剂:将成核剂在100°C烘干2-3小时； C、处理无碱 玻纤:将硅烷偶联剂溶解在水和醇的混合溶剂中，配制成硅烷(20%)、醇(72%)、水(8%)的混合溶剂。按偶联剂用量为玻纤总量的0.5%，加入无碱玻纤；玻纤浸润2小时后，除去溶剂； (2)、主辅料混合 将干燥的尼龙与P-N型阻燃母粒、成核剂、抗氧剂、润滑剂进行混合搅拌，使各组分混合均匀； (3)、熔融挤出 将步骤(2 )混合好的混合物料加入到双螺杆挤出机中，在熔融挤出过程中，通过侧喂料加入步骤(I)中处理的无碱玻璃纤维熔融挤出； (4)、造粒及后处理 对挤出的物料造粒及后处理后得到所述玻纤增强阻燃尼龙工程塑料。
全文摘要
本发明涉及尼龙工程塑料，尤其涉及一种P-N型阻燃剂、阻燃母粒以及阻燃尼龙工程塑料。为了解决现有技术中阻燃尼龙工程塑料的阻燃性和力学性能较差的缺陷，本发明提供一种P-N型阻燃剂，阻燃母粒，阻燃尼龙工程塑料及其制备方法。本发明提供的P-N型阻燃剂的结构通式如下其中R1为苄基或芳基官能团，R2，R3为烷基或氢，R4，R5为烷基或氢，其中n≥2，优选为2-6。m表示聚合物的聚合度，为大于或等于1的整数。本发明提供的阻燃母粒包括上述阻燃剂；本发明提供的玻纤增强阻燃尼龙工程塑料包括上述阻燃母粒。本发明提供的阻燃剂和阻燃母粒阻燃效果好，提供的尼龙具有较好的阻燃性和力学性能。
文档编号C08J3/22GK103087312SQ201210555188
公开日2013年5月8日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者不公告发明人 申请人:宁波长阳科技有限公司