一种无卤阻燃尼龙6蒙脱土纳米复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种尼龙6复合材料，特别涉及一种无卤阻燃尼龙6/蒙脱土纳米复合材料及其制备方法。制备方法为将改性有机蒙脱土与无卤阻燃剂盐和己内酰胺原位聚合，合成以纳米粒子形态分散于含阻燃剂的尼龙6中。本发明的阻燃复合材料具有高效阻氧性、阻燃剂用量少、成本低、阻燃效率高、力学性能高等优点，燃烧后不产生有毒、有害气体，不污染环境。由于有机蒙脱土的加入，其独特的片层状结构与成炭剂燃烧后形成的炭层共同阻隔空气与尼龙6的接触，起到协同阻燃的作用。
【专利说明】一种无卤阻燃尼龙6蒙脱土纳米复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种尼龙6复合材料，特别涉及一种无卤阻燃尼龙6/蒙脱土纳米复合 材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 尼龙6,是主链上含有酰胺基团的高分子化合物，具有熔点高、耐磨性好、耐腐蚀性 强和加工性能优异等综合优点，广泛用于制作针织品、轮胎帘子线、滤布、绳索、鱼网、汽车 部件和包装材料等。但尼龙6纤维属于熔融性可燃纤维，极限氧指数（L0I)在21左右，随着 纤维织物的广泛应用，其火灾的潜在危险也日益突出，加之尼龙6织物燃烧容易形成熔融， 熔滴易带来包括烫伤等在内的二次伤害，因此对尼龙6纤维阻燃及抗熔滴改性已成为目前 研究的热点。
[0003] 目前商业化的阻燃尼龙主要是通过向尼龙中添加无机阻燃剂或卤系阻燃剂来实 现的。如专利CN102453324A和CN101955659A中，将阻燃剂添加于熔融尼龙粒子中，采用双 螺杆挤出机制备阻燃尼龙材料，尼龙在可纺性及力学性能方面均受到了一定程度的影响， 不利于纺丝，且加入的阻燃剂量大，成本高；而卤系阻燃尼龙燃烧时存在有毒、有害气体释 放和环境污染问题。也有一些反应型阻燃剂，如专利CN101450993A和CN102675630A，就单 一反应型阻燃剂原位聚合，阻燃剂作为反应单体参加反应，结合到聚酰胺的主链或侧链上 去，使聚酰胺本身具有阻燃成分。但仅使用单一的反应型阻燃剂进行共聚，不能达到优良的 阻燃效果。文献"无卤阻燃尼龙66/蒙脱土纳米复合材料的制备及性能研究"采用单一蒙 脱土，阻燃材料氧指数相对纯尼龙66提高不大，且单体尼龙66盐成本相对较高。
[0004] 近年来，随着无劍氏毒性、低烟尘、低添加量、抗滴落的阻燃剂的开发，加之尼龙6 成本的不断降低和廉价的蒙脱土资源以及适合制造阻燃锦纶工艺的推出，尼龙6阻燃化将 日趋普及。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是解决现有阻燃剂用量大、阻燃效果差、燃烧滴落和成本高等技术 难点，并提供一种纳米蒙脱土协同阻燃、阻燃剂用量少、阻燃效果好和成本低的无卤阻燃尼 龙6/蒙脱土纳米复合材料的制备方法。
[0006] 实现本发明目的的技术方案是：一种无卤阻燃尼龙6/蒙脱土纳米复合材料，包括 如下质量份的组分：
[0007]
【权利要求】
1. 一种无卤阻燃尼龙6/蒙脱土纳米复合材料，其特征在于包括如下质量份的组分：
2. -种无卤阻燃尼龙6/蒙脱土纳米复合材料，其特征在于包括如下质量份的组分：
3. 根据权利要求1或2所述的无卤阻燃尼龙6/蒙脱土纳米复合材料，其特征在于：所 述无卤阻燃剂为有机磷系反应型阻燃剂。
4. 根据权利要求3所述的无卤阻燃尼龙6/蒙脱土纳米复合材料，其特征在于：有机磷 系反应型阻燃剂为2-羧乙基苯基次磷酸或双（对-羧苯基）苯基氧化膦。
5. 根据权利要求1或2所述的无卤阻燃尼龙6/蒙脱土纳米复合材料，其特征在于：所 述改性有机蒙脱土纳米粒子为经过扩大层间距处理的有机蒙脱土纳米粒子。
6. 根据权利要求5所述的无卤阻燃尼龙6/蒙脱土纳米复合材料，其特征在于：所述长 链烷基溴化物为十四烷基三苯基溴化膦、十六烷基三丁基溴化膦、十六烷基三苯基溴化膦 中一种。
7. 根据权利要求1或2所述无卤阻燃尼龙6/蒙脱土纳米复合材料，其特征在于：所述 成炭剂为季戊四醇、甘露醇、山梨醇中一种；所述炭化促进剂为钨酸或磷钨酸。
8. -种如权利要求Γ7任一所述的无卤阻燃尼龙6/蒙脱土纳米复合材料制备方法，其 特征在于：所述制备方法为将改性有机蒙脱土与无卤阻燃剂盐和己内酰胺原位聚合，合成 以纳米粒子形态分散于含阻燃剂的尼龙6中，所述含阻燃剂尼龙6的分子式为：
听述 X=l-200 ;y=l-100。
9. 一种如权利要求1~7任一所述的无卤阻燃尼龙6/蒙脱土纳米复合材料制备方法， 其特征在于：包括如下步骤：（1)制备无卤阻燃剂盐；（2)用阳离子交换方法改性蒙脱土纳 米粒子；（3)将无卤阻燃剂盐、有机蒙脱土纳米粒子、己内酰胺混合成混合物，然后加入成 炭剂、炭化促进剂，然后加入去离子水，调节PH值至7. 3-7. 7之间，将上述含水混合物放入 搅拌式反应釜中排空气3-5次，对反应釜密闭加热至230-240°C，在自生的压力下对反应物 保温保压l_2h，缓慢减压至环境压力，同时加热至260-280°C进一步反应l_2h，最后抽真空 0. 5-lh，反应完成，在出料时补充氮气或惰性气体； 所述步骤（1)无卤阻燃剂盐制备方法为：将无卤阻燃剂与己二胺溶解在N，N-二甲基甲 酰胺中，恒温水浴锅中保持水温55°C反应3-5h，然后冷却、过滤，经无水乙醇洗涤得到。
10. 根据权利要求9所述的无卤阻燃尼龙6/蒙脱土纳米复合材料制备方法，其特征在 于：所述步骤（2)改性有机蒙脱土纳米粒子的制备方法：将5-100重量份纳米蒙脱土均匀分 散在在5-250重量份水中机械搅拌，形成稳定悬浮体，加入0. 05-25重量份长链烷基溴化物 在25-1KTC搅拌0. 3-10小时洗涤干燥，得到扩层的有机纳米蒙脱土。
【文档编号】C08K3/34GK104211955SQ201310210839
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2013年5月31日
【发明者】顾晓华, 吴奎, 孙佳妮, 薛芳峰 申请人:骏马化纤股份有限公司