一种新型尼龙6—聚对苯二甲酸丁二醇酯阻燃合金材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种高岭土改性尼龙6-聚对苯二甲 酸丁二醇酯合金材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 尼龙6(又名聚酰胺6,PA6)是一种工程塑料，具有优良的力学性能和电性能，还 具有耐磨、耐油、自润滑、耐腐蚀以及良好的加工性能等优点。但PA6的吸水性大、低温及干 态冲击韧性差、尺寸稳定性差，使其应用范围受到一定的限制。
[0003] 聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT)是20世纪70年代发展起来的热塑性聚酯，具有优 异的机械、电气、耐高温、耐湿、耐化学腐蚀、电绝缘性能好、良好的弹性、结晶速度快、流动 性好和易于成型加工等特点，而且在较宽的温度范围内能保持良好的力学性能。由于PBT 产品独特的性能，PBT工程塑料以及各种合金广泛应用于电子电气、汽车、机械、仪器、轻纺 以及民用等各个领域，是一种不可缺少的新型材料。随着科学技术的进步和行业的发展， 对材料的应用也提出了更高的要求，要求更高的强度、更高的精密度、阻燃性能、环保、低 成本等。而PBT存在成型收缩率大、易翘曲、缺口冲击敏感等缺点，这就带动了改性PBT材 料及PBT合金的发展。
[0004] 改性尼龙6材料可广泛用于电动工具和电子电气接插件等行业；改性PBT也广泛 用于电子，汽车和家用电器。结合PA6与PBT的优势制备共混物，弥补各自缺陷，从而得到 综合性能优良的合金材料，可用于高性能的工程塑料。
[0005] 目前研究中PBT/PA6合金中常使用玻璃纤维增强，虽然增强了力学性能造成阻燃 性能变差、需大的阻燃剂添加量才能达到相应的阻燃效果，从而导致合金材料的综合性能 差。
[0006] 为此，本发明通过改性高岭土及复配阻燃剂技术来制备出具有低翘曲综合性能 优异的新型的PBT/PA阻燃合金材料。
【发明内容】
[0007] 本发明提供了一种高岭土改性尼龙6-聚对苯二甲酸丁二醇酯合金材料及其制备 方法。
[0008] 本发明通过以下技术方案得以实现。
[0009] 本发明提供的一种高岭土改性尼龙6-聚对苯二甲酸丁二醇酯合金材料，是由以 下重量份的组分构成：1〇~60份的聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT)、90~40份的改性尼龙 6 (PA6)、0. 5~2份的相容剂、1份~5份的表面活性剂、10~25份的复配阻燃剂、5~15 份的改性高岭土、0. 5~0. 8份的抗氧化剂。
[0010] 进一步的，所述的相容剂为环氧树脂CYD-011、环氧树脂E-54中的一种。
[0011] 进一步的，所述的表面活性剂为十八烷基二甲基苄基氯化铵（表面活性剂1827)、 十二烷基二甲基苄基氯化铵（表面活性剂1227)、十二烷基硫酸钠（SDS)或十六烷基三甲基 溴化铵（CTAB)中的一种。
[0012] 进一步的，所述的改性高岭土的改性方法为：高岭土先经过尿素插层，硫酸剥离， 然后经过硅烷偶联剂KH-550和表面活性剂改性，经超声搅拌后制得。
[0013] 1)首先将高岭土与一定量的尿素溶液配制成一定比例的悬液，然后升至35°C~ 100°C时保持恒温，电动搅拌器搅拌，反应5~72h，然后用大量无水乙醇冲洗表面残留的尿 素，减压抽滤后，将过滤的高岭土 /尿素复合物在40~70°C条件下烘干，碾碎，得到插层高 岭土；
[0014] 2)取插层高岭土适量，加入一定量的PH为1-6的水溶液，混合后立即使用超声波 进行超声处理，处理过程的温度为50-80°C，持续时间为5-30min;然后用无水乙醇清洗2~ 3遍，60°C下干燥，碾碎，得到剥离高岭土；
[0015] 3)将剥离高岭土、蒸馏水按照质量比1:2配制成悬浮液，加入表面活性剂，然后放 于集热式恒温加热磁力搅拌器中，待温度升至50-90°C时保持恒温，再逐滴加入硅烷偶联剂 (KH550)与无水乙醇按体积比1:3稀释的溶液并于恒温下反应2h，整个溶液中硅烷偶联剂 (KH550)为高岭土的2% -5%最后抽滤、干燥、研磨得到表面改性的插层高岭土。
[0016] 上述方法对高岭土进行改性，使得改性高岭土的片层间距为lnm以上，插层率为 80%以上，活化指数80 %以上，能与聚合物很好地相容；同时采用无毒无害的插层剂尿素， 剥离高岭土采用超声酸解法，快速有效。
[0017] 进一步的，所述的复配型阻燃剂由以下重量份的原料复配而成：20~75份的聚磷 酸铵（APP)、5~25份的季戊四醇（PER)、30~80份的复合三聚氰胺氰尿酸（MC-602)。采 用聚磷酸铵（APP) :/季戊四醇（PER)/复合三聚氰胺氰尿酸（MC-602)组成的阻燃剂使用氮 磷协同作用对PBT、PA极其合金具有环保低污染性，同时提高了阻燃效率和阻燃剂添加量。
[0018] 进一步的，所述的抗氧化剂为抗氧化剂1098、抗氧化剂1010中的一种，抗氧化剂 提高复合材料的抗氧化性能。
[0019] 本发明还提供了一种高岭土增强尼龙6-聚对苯二甲酸丁二醇酯合金材料的制备 方法，包括以下步骤：
[0020] 1)原料干燥预处理，将聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT)和改性尼龙6(PA6)的在 80~100°C环境下12h以上；将相容剂、复配阻燃剂、改性高岭土、抗氧化剂在50~75°C温 度下干燥12h以上；
[0021] 2)将上述干燥原料按配比加入到高速混合机中充分混合，常温搅拌3~5min，混 合均匀后进入密炼机，密炼5~lOmin，转速为50~70r/min;
[0022] 3)放入标准的模具中，用平板硫化机在200~240°C下预热3~lOmin，待样品逐 渐融化后加压至5~6MPa后保持至少3min，排出空气，反复两到三次；继续加压至lOMPa后 保持至少3min，最后于冷却板上室温下自然冷却。
[0023] 本发明的有益效果在于：本发明采用合适的配方工艺，并配以独特的复配阻燃剂， 制备出环保阻燃的高性能阻燃PA6-PBT合金材料，此合金材料相比于PBT/PA6阻燃增强合 金，在刚性、韧性、耐热性能、阻燃性及尺寸稳定性方面有着突出的优势，而且易于成型加 工；同时添加改性高岭土，能够与各聚合物很好地相容，合金能稳定的通过UL94 -V0的阻 燃等级，能稳定的通过850°C灼热丝不会起火，能满足许多阻燃级别和性能要求较高的场 合，广泛应用于电容器外壳、负载断路开关、马达外壳、端子板、线圈骨架、插头及电路连接 器，电话分配箱等低压电器中。
【具体实施方式】
[0024] 下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
[0025] 实施例一
[0026] 本发明提供的一种高岭土增强尼龙6-聚对苯二甲酸丁二醇酯合金材料及其制备 方法，具体如下：
[0027] 1、原料准备：
[0028] 聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT);
[0029]改性尼龙6(PA6);
[0030] 相容剂：环氧树脂CYD-011、环氧树脂E-54的一种，本实施例选择环氧树脂 CYD-011 ；
[0031] 复配阻燃剂：20kg的聚磷酸铵