本发明涉及高分子材料技术领域,特别涉及一种850℃阻燃、高机械性能的PA66复合材料及其制备方法。
背景技术:
PA66(聚已二酰已二胺,俗称尼龙双六,英文名Polyamide 66,缩写nylon 66)是一种半透明或不透明的乳白色结晶型聚合物,以其优良的力学、耐热、耐磨、自润滑、耐低温、阻燃等性能而被广泛应用于机械、电子、汽车、化工、纺织等领域。随着经济增长及生活水平的提高,PA66成为了尼龙系列产品中产量最大、应用最广的品种之一。
其中,阻燃PA66复合材料因其具有高机械性能、耐热性、耐低温性好,主要应用于电子电器上。但是随着电子电器行业的发展,普通的阻燃PA66复合材料已不能满足现有的电子电器元件要求,有的元件要求在短路情况下不能有火焰产生以免造成火灾,而普通阻燃PA66复合材料就达不到这样的要求,因此,具有高灼热丝性能的阻燃PA66复合材料应运而生。
通常的,普通阻燃PA66复合材料只能达到750℃灼热丝不起燃要求,按照传统的改进方法,在原来的基础上继续添加阻燃剂,这样虽然可以达到850℃灼热丝不起燃要求,但材料的力学性能丧失且成本高,没有实际应用价值。
鉴于上述阻燃PA改性材料存在的问题,本专利申请的目的在于研制一种850℃灼热丝不起燃的、高机械性能的PA66复合材料及其制备方法,以满足目前市场需求,同时有利于提升公司的产品竞争力,对公司的产品技术升级和品牌价值营造也具有重要的意义。
技术实现要素:
为解决现有阻燃PA66复合材料力学性能差、成本高的问题,本发明公开了一种850℃阻燃、高机械性能的PA66复合材料,由以下重量百分比的组分配置而成:
作为本发明的进一步改进,所述PA66特性粘度为2.4~2.8dl/g。
作为本发明的进一步改进,所述复配灼热丝提高剂由重量百分数50%的溴系阻燃剂、35%的氮磷无卤阻燃剂和15%的无机阻燃剂复配而成。
作为本发明的进一步改进,所述增韧相容剂为马来酸酐接枝POE。
作为本发明的进一步改进,所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
作为本发明的进一步改进,所述抗氧剂由四[甲基-b-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯与三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯按重量比1:1混合而成。
作为本发明的进一步改进,所述润滑剂为聚硅氧烷和乙撑双硬脂酰胺。
作为本发明的进一步改进,所述玻璃纤维为直径10~14μm的无碱长纤维。
本发明还公开了一种制备上述PA66复合材料的方法,包括以下步骤:
a、将PA66、复配灼热丝提高剂、纳米级矿物填料在100~120℃下干燥3~5h,含水率控制在0.03%以下,待用;
b、按权利要求1所述的重量百分比称取各个组分;
c、将称取的PA66、复配灼热丝提高剂、三氧化二锑、纳米级矿物填料、增韧相容剂、硅烷偶联剂、抗氧剂、润滑剂在高混机中混合3~7min;
d、将混合好的混合物料加入双螺杆挤出机中,熔融挤出的同时,在双螺杆挤出机的排气口加入玻璃纤维,经熔融反应,挤出造粒;
其中,双螺杆挤出机的工艺条件为:
一区温度:200~210℃,二区温度:220~245℃,三区温度:230~250℃,四区温度:230~250℃,五区温度:230~250℃,六区温度:210~230℃,七区温度:210~230℃,八区温度:210~230℃,九区温度:230~240℃,机头温度:230~250℃,真空度:0.05~0.15MPa,螺杆转速:300~500r/min,喂料转速:10~30r/min。
本发明的有益效果是:
本发明采用复配灼热丝提高剂及一系列添加剂,制得了850℃灼热丝不起燃、并且具有高机械性能的PA66复合材料,该材料具有阻燃性好、力学性能优良、成本低等优点,在电子电器及汽车工业领域上具有广泛的应用前景,且本发明所采用的制备方法对生产设备要求低、效率高,便于大规模生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为8个实施例中PA66复合材料的性能参数表。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
实施例1:
本实施例中的850℃阻燃、高机械性能的PA66复合材料,由以下重量百分比的组分配置而成:
其中:
PA66特性粘度为2.4~2.8dl/g;
复配灼热丝提高剂由重量百分数50%的溴系阻燃剂、35%的氮磷无卤阻燃剂和15%的无机阻燃剂复配而成;
三氧化二锑为常德辰州锑品有限责任公司产的环保型三氧化二锑;
马来酸酐接枝POE为卡尔文塑胶科技有限公司生产的Calvin KA-101增韧剂;
γ-氨丙基三乙氧基硅烷的牌号为KH-550;
抗氧剂由四[甲基-b-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯与三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯按重量比1:1混合而成;
润滑剂为聚硅氧烷和乙撑双硬脂酰胺,例如国产的硅酮粉和TAF;
玻璃纤维为直径10~14μm的无碱长纤维,例如重庆国际复合材料有限公司生产的ECT-4300A玻璃纤维。
本实施例中制备上述PA66复合材料的方法,包括以下步骤:
a、将PA66、复配灼热丝提高剂在100~120℃下干燥3~5h,含水率控制在0.03%以下,待用;
b、按上述的重量百分比称取各个组分;
c、将称取的PA66、复配灼热丝提高剂、三氧化二锑、马来酸酐接枝POE、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧剂、润滑剂在高混机中混合4min;
d、将混合好的混合物料加入双螺杆挤出机中,熔融挤出的同时,在双螺杆挤出机的排气口加入玻璃纤维,经熔融反应,挤出造粒;
其中,双螺杆挤出机的工艺条件为:
一区温度:200~210℃,二区温度:220~245℃,三区温度:230~250℃,四区温度:230~250℃,五区温度:230~250℃,六区温度:210~230℃,七区温度:210~230℃,八区温度:210~230℃,九区温度:230~240℃,机头温度:230~250℃,真空度:0.05~0.15MPa,螺杆转速:300~500r/min,喂料转速:10~30r/min。
实施例2:
本实施例中的850℃阻燃、高机械性能的PA66复合材料,由以下重量百分比的组分配置而成:
上述各组分采用与实施例1中相同的原料。
本实施例中制备上述PA66复合材料的方法,包括以下步骤:
a、将PA66、复配灼热丝提高剂在100~120℃下干燥3~5h,含水率控制在0.03%以下,待用;
b、按上述的重量百分比称取各个组分;
c、将称取的PA66、复配灼热丝提高剂、三氧化二锑、马来酸酐接枝POE、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧剂、润滑剂在高混机中混合5min;
d、将混合好的混合物料加入双螺杆挤出机中,熔融挤出的同时,在双螺杆挤出机的排气口加入玻璃纤维,经熔融反应,挤出造粒;
其中,双螺杆挤出机的工艺条件为:
一区温度:200~210℃,二区温度:220~245℃,三区温度:230~250℃,四区温度:230~250℃,五区温度:230~250℃,六区温度:210~230℃,七区温度:210~230℃,八区温度:210~230℃,九区温度:230~240℃,机头温度:230~250℃,真空度:0.05~0.15MPa,螺杆转速:300~500r/min,喂料转速:10~30r/min。
实施例3:
本实施例中的850℃阻燃、高机械性能的PA66复合材料,由以下重量百分比的组分配置而成:
上述各组分采用与实施例1中相同的原料。
本实施例中制备上述PA66复合材料的方法,包括以下步骤:
a、将PA66、复配灼热丝提高剂在100~120℃下干燥3~5h,含水率控制在0.03%以下,待用;
b、按上述的重量百分比称取各个组分;
c、将称取的PA66、复配灼热丝提高剂、三氧化二锑、马来酸酐接枝POE、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧剂、润滑剂在高混机中混合7min;
d、将混合好的混合物料加入双螺杆挤出机中,熔融挤出的同时,在双螺杆挤出机的排气口加入玻璃纤维,经熔融反应,挤出造粒;
其中,双螺杆挤出机的工艺条件为:
一区温度:200~210℃,二区温度:220~245℃,三区温度:230~250℃,四区温度:230~250℃,五区温度:230~250℃,六区温度:210~230℃,七区温度:210~230℃,八区温度:210~230℃,九区温度:230~240℃,机头温度:230~250℃,真空度:0.05~0.15MPa,螺杆转速:300~500r/min,喂料转速:10~30r/min。
实施例4:
本实施例中的850℃阻燃、高机械性能的PA66复合材料,由以下重量百分比的组分配置而成:
上述各组分采用与实施例1中相同的原料。
本实施例中制备上述PA66复合材料的方法,包括以下步骤:
a、将PA66、复配灼热丝提高剂、纳米级滑石粉在100~120℃下干燥3~5h,含水率控制在0.03%以下,待用;
b、按上述的重量百分比称取各个组分;
c、将称取的PA66、复配灼热丝提高剂、三氧化二锑、纳米级滑石粉、马来酸酐接枝POE、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧剂、润滑剂在高混机中混合7min;
d、将混合好的混合物料加入双螺杆挤出机中,熔融挤出的同时,在双螺杆挤出机的排气口加入玻璃纤维,经熔融反应,挤出造粒;
其中,双螺杆挤出机的工艺条件为:
一区温度:200~210℃,二区温度:220~245℃,三区温度:230~250℃,四区温度:230~250℃,五区温度:230~250℃,六区温度:210~230℃,七区温度:210~230℃,八区温度:210~230℃,九区温度:230~240℃,机头温度:230~250℃,真空度:0.05~0.15MPa,螺杆转速:300~500r/min,喂料转速:10~30r/min。
实施例5:
本实施例中的850℃阻燃、高机械性能的PA66复合材料,由以下重量百分比的组分配置而成:
上述各组分采用与实施例1中相同的原料。
本实施例中制备上述PA66复合材料的方法,包括以下步骤:
a、将PA66、复配灼热丝提高剂、纳米级碳酸钙在100~120℃下干燥3~5h,含水率控制在0.03%以下,待用;
b、按上述的重量百分比称取各个组分;
c、将称取的PA66、复配灼热丝提高剂、三氧化二锑、纳米级碳酸钙、马来酸酐接枝POE、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧剂、润滑剂在高混机中混合7min;
d、将混合好的混合物料加入双螺杆挤出机中,熔融挤出的同时,在双螺杆挤出机的排气口加入玻璃纤维,经熔融反应,挤出造粒;
其中,双螺杆挤出机的工艺条件为:
一区温度:200~210℃,二区温度:220~245℃,三区温度:230~250℃,四区温度:230~250℃,五区温度:230~250℃,六区温度:210~230℃,七区温度:210~230℃,八区温度:210~230℃,九区温度:230~240℃,机头温度:230~250℃,真空度:0.05~0.15MPa,螺杆转速:300~500r/min,喂料转速:10~30r/min。
实施例6:
本实施例中的850℃阻燃、高机械性能的PA66复合材料,由以下重量百分比的组分配置而成:
上述各组分采用与实施例1中相同的原料。
本实施例中制备上述PA66复合材料的方法,包括以下步骤:
a、将PA66、复配灼热丝提高剂、纳米级硫酸钡在100~120℃下干燥3~5h,含水率控制在0.03%以下,待用;
b、按上述的重量百分比称取各个组分;
c、将称取的PA66、复配灼热丝提高剂、三氧化二锑、纳米级硫酸钡、马来酸酐接枝POE、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧剂、润滑剂在高混机中混合7min;
d、将混合好的混合物料加入双螺杆挤出机中,熔融挤出的同时,在双螺杆挤出机的排气口加入玻璃纤维,经熔融反应,挤出造粒;
其中,双螺杆挤出机的工艺条件为:
一区温度:200~210℃,二区温度:220~245℃,三区温度:230~250℃,四区温度:230~250℃,五区温度:230~250℃,六区温度:210~230℃,七区温度:210~230℃,八区温度:210~230℃,九区温度:230~240℃,机头温度:230~250℃,真空度:0.05~0.15MPa,螺杆转速:300~500r/min,喂料转速:10~30r/min。
实施例7:
本实施例中的850℃阻燃、高机械性能的PA66复合材料,由以下重量百分比的组分配置而成:
上述各组分采用与实施例1中相同的原料。
本实施例中制备上述PA66复合材料的方法,包括以下步骤:
a、将PA66、复配灼热丝提高剂、纳米级滑石粉在100~120℃下干燥3~5h,含水率控制在0.03%以下,待用;
b、按上述的重量百分比称取各个组分;
c、将称取的PA66、复配灼热丝提高剂、三氧化二锑、纳米级滑石粉、马来酸酐接枝POE、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧剂、润滑剂在高混机中混合7min;
d、将混合好的混合物料加入双螺杆挤出机中,熔融挤出的同时,在双螺杆挤出机的排气口加入玻璃纤维,经熔融反应,挤出造粒;
其中,双螺杆挤出机的工艺条件为:
一区温度:200~210℃,二区温度:220~245℃,三区温度:230~250℃,四区温度:230~250℃,五区温度:230~250℃,六区温度:210~230℃,七区温度:210~230℃,八区温度:210~230℃,九区温度:230~240℃,机头温度:230~250℃,真空度:0.05~0.15MPa,螺杆转速:300~500r/min,喂料转速:10~30r/min。
实施例8:
本实施例中的850℃阻燃、高机械性能的PA66复合材料,由以下重量百分比的组分配置而成:
上述各组分采用与实施例1中相同的原料。
本实施例中制备上述PA66复合材料的方法,包括以下步骤:
a、将PA66、复配灼热丝提高剂、纳米级滑石粉在100~120℃下干燥3~5h,含水率控制在0.03%以下,待用;
b、按上述的重量百分比称取各个组分;
c、将称取的PA66、复配灼热丝提高剂、三氧化二锑、纳米级滑石粉、马来酸酐接枝POE、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、抗氧剂、润滑剂在高混机中混合7min;
d、将混合好的混合物料加入双螺杆挤出机中,熔融挤出的同时,在双螺杆挤出机的排气口加入玻璃纤维,经熔融反应,挤出造粒;
其中,双螺杆挤出机的工艺条件为:
一区温度:200~210℃,二区温度:220~245℃,三区温度:230~250℃,四区温度:230~250℃,五区温度:230~250℃,六区温度:210~230℃,七区温度:210~230℃,八区温度:210~230℃,九区温度:230~240℃,机头温度:230~250℃,真空度:0.05~0.15MPa,螺杆转速:300~500r/min,喂料转速:10~30r/min。
PA66复合材料性能测试:
将上述实施例1~8中完成造粒的粒子在110~120℃的鼓风烘箱中干燥3~4h,再将干燥后的粒子在80T注塑机上注塑制样,制样过程中保持模温在80~100℃。
其中,拉伸强度和断裂伸长率按GB/T 1040标准进行检验,试样类型为I型,样条尺寸(mm):165(长)×(13±0.2)(端部宽度)×(3.2±0.2)(厚),拉伸速度为50mm/min。
弯曲强度和弯曲模量按GB/T 9341标准进行检验,试样尺寸(mm):(64±2)×(12.7±0.2)×(3.2±0.2)弯曲速度为2mm/min。
缺口冲击强度按GB/T 1043标准进行检验,试样为I型,试样尺寸(mm):(64±2)×(12.7±0.2)×(3.2±0.2);缺口类型为A类。
阻燃性能按UL94标准测试。
灼热丝性能按IEC60695标准测试,试样尺寸(mm):(50±2)×(50±2)×(1.0±0.2)。
本发明PA66复合材料的阻燃性能和机械性能测试结果如图1中的表格所示,由表格中的数据可知,采用本发明的复配灼热丝提高剂以及一系列添加剂所得到的阻燃PA66复合材料,缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲强度等力学性能均能满足要求,性价比高,且在注塑制件时,流动性好、易成型,可提高生产效率,在市场上具有较高的竞争优势。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。