一种高耐冲击的防火尼龙材料及其制备方法和装置与流程

本发明涉及有机化工材料技术领域，具体而言，涉及一种高耐冲击的防火尼龙材料及其制备方法和装置。

背景技术

聚己二酰己二胺俗称尼龙-66，是一种热塑性树脂。聚酰胺塑料制品广泛用作各种机械和电器零件，其中包括轴承、齿轮、滑轮泵叶轮、叶片、高压密封圈、垫、阀座、衬套、输油管、贮油器、绳索、传动带、砂轮胶粘剂、电池箱、电器线圈、电缆接头等。

随着生产技术的提高和发展，对于尼龙阻燃性能要求都很高，而聚酰胺及其玻纤增强的聚酰胺产品的阻燃性都很差，因而极大地限制了聚酰胺产品的更广泛应用。随着尼龙防火阻燃改性的同时，往往会降低尼龙本身的强度，降低其耐冲击性能。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种高耐冲击的防火尼龙材料，所述的防火尼龙材料，在进行防火改性的同时，增加了其韧性，提高了防火尼龙材料的耐冲击性能和强度。

本发明的第二目的在于提供一种所述的高耐冲击的防火尼龙材料的制备方法，该方法将通过合理的配方配比、通过配料的搅拌顺序与搅拌时间的控制提高混料混合之后的粘性和成型性；切粒之前拉条的温度直接影响切粒后坯料的性能，不同的配料挤出后的拉条在被切粒时的最佳切粒温度变动非常大，通过控制水温调控可以确保切粒之后形成最佳的颗粒性能和形态。该方法具有方便、简单、易于生产等优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种高耐冲击性的防火尼龙材料，包括按照重量份数计的以下组份：

尼龙6634-55份，尼龙65-8份，红磷10-18份，增韧剂8-12份，玻璃纤维20-30份，硅酮粉0.2-0.5份，抗氧剂0.4-1.0份和相容剂1-3份。

本申请所提供的高耐冲击的防火尼龙材料，所述的防火尼龙材料，在进行防火改性的同时，增加了其韧性，提高了防火尼龙材料的耐冲击性能和强度。

优选的，所述的高耐冲击性的防火尼龙材料，包括按照重量份数计的以下组份：

尼龙6640-50份，尼龙64-6份，红磷9-11份，增韧剂10-12份，玻璃纤维20-25份，硅酮粉0.2-0.3份，抗氧化剂0.4-0.6份和相容剂1-2份。

优选的，所述增韧剂为poe-g-mah增韧剂。

优选的，以重量份数计，还包括：1-3份黑色母。

优选的，所述黑色母由无机黑色母粒和有机黑色母粒组成。

优选的，所述抗氧剂选自抗氧剂1098和抗氧剂1010中的一种或者两种的组合。

优选的，所述抗氧剂由0.2-0.5份抗氧剂1098和0.2-0.5份抗氧剂1010；更优选的，所述抗氧剂由0.2-0.3份抗氧剂1098和0.2-0.3份抗氧剂1010。

优选的，所述玻璃纤维的长度为3-4.5毫米，直径为10-15微米。

所述的高耐冲击性的防火尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：

(a)、将尼龙66和尼龙6干燥处理，然后与红磷、增韧剂、玻璃纤维、硅酮粉、相容剂、黑色料混合、搅拌；

优选的，所述搅拌的时间为0.5-1h；

(b)、然后加入抗氧剂，继续搅拌，得到混料；

优选的，所述继续搅拌的时间为0.5-1h；

(c)、将步骤(b)所得到的混料进行挤出操作，挤出后浸入水中，吹干、切粒后进行筛选，得到该高耐冲击性的防火尼龙材料；

优选的，所述挤出后浸入水中的步骤中，水的温度在40-50℃。

一种适用于权利要求9所述的高耐冲击性的防火尼龙材料的制备方法的装置，包括依次连接的干燥箱、混料箱、双螺杆挤出机、智能温控水槽、吹干机、切粒机和振动筛，所述振动筛分别连接金属分离器和废料盒，所述金属分离器依次连接第二分离器、仓箱和打包机。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本申请所提供的高耐冲击性的防火尼龙材料，具有良好的防火性能，同时，通过原料的配比，提高了防火尼龙材料的耐冲击性。

(2)本申请所提供的高耐冲击性的防火尼龙材料的制备方法，通过配料的搅拌顺序与搅拌时间的控制提高混料混合之后的粘性和成型性；切粒之前拉条的温度直接影响切粒后坯料的性能，不同的配料挤出后的拉条在被切粒时的最佳切粒温度变动非常大，通过控制水温调控可以确保切粒之后形成最佳的颗粒性能和形态。该方法具有方便、简单、易于生产等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的装置流程示意图。

附图标记：1-干燥箱；2-混料箱；3-双螺杆挤出机；4-智能温控水槽；5-吹干机；6-切粒机；7-振动筛；8-废料盒；9-金属分离器；10-第二分离器；11-仓箱；12-打包机。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

一种高耐冲击性的防火尼龙材料，包括按照重量份数计的以下组份：

尼龙6634-55份，尼龙65-8份，红磷10-18份，增韧剂8-12份，玻璃纤维20-30份，硅酮粉0.2-0.5份，抗氧剂0.4-1.0份和相容剂1-3份。

本申请实施例中，尼龙66是聚己二酰己二胺的俗称，一种热塑性树脂。分子主链的重复结构单元中，含有酰胺基(-conh-)的一类热塑树脂。尼龙6即聚酰胺-6，尼龙6的化学物理特性和尼龙66很相似，然而，它的熔点较低，而且工艺温度范围很宽。它的抗冲击性和抗溶解性比尼龙66塑料要好，但吸湿性也更强。因为塑件的许多品质特性都要受到吸湿性的影响，因此使用尼龙6设计产品时要充分考虑到这一点。为了提高尼龙6的机械特性，经常加入各种各样的改性剂。本申请中加入了玻璃纤维作为添加剂，此外还添加了增韧剂，提高尼龙的强度和韧性。在此基础上，添加了硅酮粉，其功能是有效的提高产品在生产过程中的流动性，有效的促进原料结晶，并且改善表面的浮纤，提高了产品的冲击强度。能有效的提高产品出货率，减少次品产生，有效的控制成本。

未经改性的尼龙其阻燃性能较差，其垂直燃烧只能达到ul94v-2级，氧指数为24左右，并且在燃烧过程中产生滴落，属于易燃材料，在使用过程中极易引发火灾。尤其是在电子产品领域，因尼龙而引发的火灾不计其数，造成损失较大。红磷是一种很好的阻燃剂，红磷的优点是有效磷含量高，在燃烧时比其它含磷化合物产生更多的磷酸。达到相同的阻燃等级时，红磷的添加量比其它的阻燃剂更低，使尼龙能较好的保持自身的力学性能。

当抗氧剂在聚合物体系中仅少量存在时，就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命，又被称为“防老剂”。

相容剂又称增容剂，是指借助于分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物的助剂，这里是指高分子增容剂。

综上，本申请所提供的高耐冲击性的防火尼龙材料，采用特定的组份搭配，具有良好的防火性能，同时，通过原料的配比，提高了防火尼龙材料的耐冲击性。

在本申请一些优选的实施例中，所述的高耐冲击性的防火尼龙材料，包括按照重量份数计的以下组份：

尼龙6640-50份，尼龙64-6份，红磷9-11份，增韧剂10-12份，玻璃纤维20-25份，硅酮粉0.2-0.3份，抗氧化剂0.4-0.6份和相容剂1-2份。

在本申请的实施例中，进一步优选组份的配比范围。

在本申请一些优选的实施例中，所述增韧剂为poe-g-mah增韧剂。

poe-g-mah增韧剂是接枝马来酸酐的乙烯-辛烯共聚物，以poe-g-mah为增韧剂对pa6改性，会使其力学性能发生显著变化，poe-g-mah增韧改性pa6材料的冲击强度、熔体流动速率等综合性能最好。

在本申请一些优选的实施例中在本申请一些优选的实施例中，以重量份数计，还包括：1-3份黑色母。

在本申请一些优选的实施例中，所述黑色母由无机黑色母粒和有机黑色母粒组成。

黑色母是色母粒的一种，但它的地位与其他色母粒又有些不同。黑色母是塑胶加工中最常用的一种色母粒，也是量最大的一种色母粒。黑色母是由高比例的颜料或添加剂与热塑性树脂，经良好分散而成的塑料着色剂，其所选用的树脂对着色剂具有良好润湿和分散作用。

在本申请一些优选的实施例中，所述抗氧剂选自抗氧剂1098和抗氧剂1010中的一种或者两种的组合。

当其在聚合物体系中仅少量存在时，就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命。抗氧剂1098是一种化学物质，分子式为c40h64n2o4，n,n'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺。抗氧剂1010化学名为：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇，是一种高分子量的受阻酚抗氧剂，挥发性很低，而且不易迁移。

在本申请一些优选的实施例中，所述抗氧剂由0.2-0.5份抗氧剂1098和0.2-0.5份抗氧剂1010；更优选的，所述抗氧剂由0.2-0.3份抗氧剂1098和0.2-0.3份抗氧剂1010。

在本申请一些优选的实施例中，所述玻璃纤维的长度为3-4.5毫米，直径为10-15微米。

在本申请一些优选的实施例中，所述的高耐冲击性的防火尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：

(a)、将尼龙66和尼龙6干燥处理，然后与红磷、增韧剂、玻璃纤维、硅酮粉、相容剂、黑色料混合、搅拌；

优选的，所述搅拌的时间为0.5-1h；

(b)、然后加入抗氧剂，继续搅拌，得到混料；

优选的，所述继续搅拌的时间为0.5-1h；

(c)、将步骤(b)所得到的混料进行挤出操作，挤出后浸入水中，吹干、切粒后进行筛选，得到该高耐冲击性的防火尼龙材料；

优选的，所述挤出后浸入水中的步骤中，水的温度在40-50℃。

本申请所提供的高耐冲击性的防火尼龙材料的制备方法，依次采用干燥、混料、挤出成型、入水、吹干、切粒、筛选、良品打包等步骤。尼龙6注塑干燥处理由于尼龙6很容易吸收水分，因此加工前的干燥特别要注意。则容器应保持密闭。如果湿度大于0.2％，建议在80c以上的热空气中干燥16小时。如果材料已经在空气中暴露超过8小时，建议进行105℃，8小时以上的真空烘干。

本申请所提供的高耐冲击性的防火尼龙材料的制备方法，通过配料的搅拌顺序与搅拌时间的控制提高混料混合之后的粘性和成型性；切粒之前拉条的温度直接影响切粒后坯料的性能，不同的配料挤出后的拉条在被切粒时的最佳切粒温度变动非常大，通过控制水温调控可以确保切粒之后形成最佳的颗粒性能和形态。该方法具有方便、简单、易于生产等优点。

一种适用于所述的高耐冲击性的防火尼龙材料的制备方法的装置，包括依次连接的干燥箱1、混料箱2、双螺杆挤出机3、智能温控水槽4、吹干机5、切粒机6和振动筛7，所述振动筛7分别连接金属分离器9和废料盒，所述金属分离器9依次连接第二分离器10、仓箱11和打包机11。

其中，智能温控水槽4具有温度调节控制器，温度调节控制器通过温度传感器检测水槽内的水温，当温度高于一高阙值时打开冰水管与回水管的控制阀，当温度低于一低阙值时，冰水管和回水管都关闭。温度控制在40-50℃之间，对其切粒影响巨大。

实施例1

本实施例所提供的高耐冲击性的防火尼龙材料，具体包括以下组份：

尼龙6635份，尼龙65份，红磷10份，poe-g-mah增韧剂8份，玻璃纤维20份，硅酮粉0.3份，主抗氧剂抗氧剂10980.2份，辅助抗氧剂10100.2份，tpee相容剂2.3份，有机黑母粒1份和无机黑母粒2份。

该高耐冲击性的防火尼龙材料的制备方法，具体包括以下步骤：

1)对组份进行称重配比；

2)将尼龙66，尼龙6加入到干燥箱1中进行干燥处理，干燥之后加入到混料箱2中，然后将称重好的红磷、poe-g-mah增韧剂、玻璃纤维、硅酮粉、tpee相容剂、有机黑母粒和无机黑母粒加入到混料箱2中混合搅拌0.5小时，然后将主抗氧剂抗氧剂1098、辅助抗氧剂1010加入到混料箱2中继续搅拌0.5小时；

3)将搅拌好的混料送人双螺杆挤出机3成型挤出拉条；

4)将拉条送入智能温控水槽4，智能温控水槽4具有温度调节控制器，温度调节控制器通过温度传感器检测水槽内的水温，当温度高于50℃时打开冰水管与回水管的控制阀，当温度低于40℃时，冰水管和回水管都关闭；

5)拉条从智能温控水槽出来进入打条吹干机5将打条吹干；

6)拉条吹干之后进入切粒机6由切粒机6对拉条进行切粒，切粒后坯料进入振动筛7，形状良好的塑料颗粒进入金属分离器9，切粒形成的废料进入废料盒；

7)金属分离器9与第二分离器10分离得到的良品进入仓箱11，由自动打包机11对良品进行分装打包。

实施例2

本实施例所提供的高耐冲击性的防火尼龙材料，具体包括以下组份：

尼龙6644份，尼龙65份，红磷10份，poe-g-mah增韧剂12份，玻璃纤维26份，硅酮粉0.3份，主抗氧剂抗氧剂10980.4份，辅助抗氧剂10100.4份，tpee相容剂2.3份，有机黑母粒1份和无机黑母粒2份。

该高耐冲击性的防火尼龙材料的制备方法，具体包括以下步骤：

1)同实施例1中的步骤1)；

2)将尼龙66，尼龙6加入到干燥箱1中进行干燥处理，干燥之后加入到混料箱2中，然后将称重好的红磷、poe-g-mah增韧剂、玻璃纤维、硅酮粉、tpee相容剂、有机黑母粒和无机黑母粒加入到混料箱2中混合搅拌1小时，然后将主抗氧剂抗氧剂1098、辅助抗氧剂1010加入到混料箱2中继续搅拌1小时；

3)同实施例1中的步骤3)；

4)同实施例1中的步骤4)；

5)同实施例1中的步骤5)；

6)同实施例1中的步骤6)；

7)同实施例1中的步骤7)。

实施例3

本实施例所提供的高耐冲击性的防火尼龙材料，具体包括以下组份：

尼龙6643份，尼龙67份，红磷15份，poe-g-mah增韧剂3份，玻璃纤维28份，硅酮粉0.3份，主抗氧剂抗氧剂10980.5份，辅助抗氧剂10100.5份，tpee相容剂2.3份，有机黑母粒1.5份和无机黑母粒1.5份。

其制备方法同实施例1的制备方法。

实施例4

本实施例所提供的高耐冲击性的防火尼龙材料，具体包括以下组份：

尼龙6647x22份，尼龙661000b15份，尼龙623408份，红磷17份，poe-g-mah增韧剂11份，玻璃纤维25份，硅酮粉0.2份，主抗氧剂抗氧剂10980.2份，辅助抗氧剂10100.3份，tpee相容剂1份，有机黑母粒1.5份和无机黑母粒1份。

其制备方法同实施例1的制备方法。

对比例1：与实施例1基本相同，但是配方中不添加红磷。

对比例2：与实施例1基本相同，但是配方中增韧剂的含量为1份。

对比例3：与实施例1基本相同，但是配方中不添加玻璃纤维。

对比例4：与实施例1基本相同，但是制备方法中，没用采用温水浸泡，直接对挤出成型的尼龙进行切粒。

对比例5：与实施例1基本相同，但是制备方法中，没有按照先后顺序进料，混料的时候直接加入了所有原料。

对比例6：与实施例1基本相同，但是配方中不添加辅助抗氧剂1010，只添加主抗氧剂1098。

实验例尼龙性能测试

对实施例1-5以及对比例1-5所提供的尼龙材料进行性能测试。测试包括：模量(n/m²)、弯曲强度(mpa)、伸长率(％)、拉伸强度(mpa)、冲击(kj/m²)、阻燃情况和密度(g/cm³)。

实验结果如表1所示。

表1尼龙性能测试结果

其中，阻燃性能评价标准如下：

v2：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，余焰&余燃在60秒内熄灭。滴落的微粒可点燃棉花。

v1：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，余焰&余燃在60秒内熄灭。滴落的微粒不可点燃棉花。

v0：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，余焰&余燃在30秒内熄灭。滴落的微粒不可点燃棉花。

实验结果表明，本申请所提供的高耐冲击性的防火尼龙材料，说明了通过特定的原料配比、配料的搅拌顺序与搅拌时间的控制提高混料混合之后的粘性和成型性。与对比例1相比较，配方中红磷与其他成分相搭配，使尼龙具有优选的阻燃性能。与对比例2相比较，减少增韧剂的含量，尼龙材料虽具有阻燃性能，影响材料的强度。而对比文件3的配方中，不添加玻璃纤维，大大降低了材料的强度。因此增韧剂与玻璃纤维复配，可以提高尼龙材料的强度。与对比文件6相比，主抗氧剂和辅助抗氧剂具有复配作用，单独添加主抗氧剂，不能达到本申请实施例所提供的材料的高耐冲击的性能。

与对比例4和5相比，制备方法对材料的性能也很重要。原因是切粒之前拉条的温度直接影响切粒后坯料的性能，不同的配料挤出后的拉条在被切粒时的最佳切粒温度变动非常大，通过控制水温调控可以确保切粒之后形成最佳的颗粒性能和形态。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。