一种高cti阻燃聚酰胺染色材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高CTI阻燃聚酰胺染色材料，由以下重量百分比原料制成：聚酰胺60-80％、阻燃剂8-25％、成核剂0.05-1％、增强组分0-20％、助剂0.3-3％以及着色剂0.05-1.5％，成核剂为由质量比2：0.5～5：0.5～5的纳米SiO2、蒙脱土以及聚碳酸酯制成。本发明中，通过特定成核剂的加入，显著改善因炭黑等着色剂加入引起的CTI值迅速降低的问题，从而提高了本发明高CTI阻燃聚酰胺染色材料的力学性能和电性能，适用于炭黑染色材料品种。本发明还公开了一种高CTI阻燃聚酰胺染色材料的制备方法，采用现有双螺杆挤出机即可实现，其方法简单，生产成本低，易于大规模工业化生产。
【专利说明】一种高CTI阻燃聚酰胺染色材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子聚酰胺材料领域，具体涉及一种高CTI阻燃聚酰胺染色材料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 热塑性高分子材料由于具有质轻、绝缘、易加工等特点，被广泛应用于电子、电器 等部件，而绝大多数电子、电器部件都要求其所用材料具有阻燃、抗电弧等要求。随着科学 技术的发展和人民生活水平的提高，要求所使用的产品越来越小型化、集成化，这就对所用 材料的性能提出了更高的要求。
[0003] 聚酰胺（俗称尼龙）是五大通用工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广、综合 性能优良的一类材料，其在电子、电器部件上的应用也非常广泛。聚酰胺具有良好的阻燃 性，属于自熄性材料，电绝缘性能良好（CTI 600)，但仍是可燃物，加入玻璃纤维等物质后更 易燃烧，在带电工作环境中由于漏电、短路、电弧、火花等情况引起火灾的情况仍然存在，因 此，聚酰胺材料用于生产电子、电器部件前必须进行阻燃改性，而对聚酰胺材料的阻燃改性 可能会导致其漏电起痕指数（CTI)的降低，例如含卤阻燃剂阻燃的聚酰胺材料的CTI值会 降至300左右。某些阻燃剂如氮系阻燃剂、磷系阻燃剂以及氮磷系阻燃剂虽然对聚酰胺材 料的CTI值影响不大，但由于外观要求有时需将产品做成各种颜色，而对聚酰胺材料的染 色过程，尤其是使用炭黑做成黑色材料，也会导致材料CTI值的降低。此时就必须同时考虑 到对阻燃聚酰胺材料的电性能的提升。
[0004] 现有专利主要专注在使用高CTI阻燃剂如溴化聚苯乙烯、氮系阻燃剂、红磷阻燃 齐IJ、氮磷系阻燃剂以及各种复配阻燃协效剂如硼酸锌、金属氢氧化物、金属氧化物等来提高 聚酰胺材料的CTI值，如申请号为201210081860. 3的中国专利公开了一种高CTI阻燃聚酰 胺染色材料，以重量百分比计，包括如下组分：聚酰胺35%?65%、复合阻燃剂9%?28%、 相容剂3%?8%、阻燃协效剂4%?8%、无机填充剂5%?15%、润滑剂0. 1 %?0. 4%、 抗氧剂0. 1 %?0.6%以及玻璃纤维10%?30%。所述的复合阻燃剂为溴磷系阻燃剂，包 括如溴化环氧、溴化聚苯乙烯等的溴系阻燃剂以及如红磷等的磷系阻燃剂，其中，溴系阻燃 剂优选为溴化聚苯乙烯。该技术方案通过溴磷系阻燃剂复配金属氧化物等阻燃协效剂来达 到提高材料CTI值的效果，其CTI值可达500以上。
[0005] 申请号为200610053337. 4的中国发明专利申请公开了一种高CTI值高阻燃性增 强聚酰胺，其原料的重量百分比组成为：聚酰胺30%?60%、聚合型阻燃剂5%?25%、阻 燃协效剂1 %?20 %、润滑剂0. 5 %?5 %、表面改性剂0. 1 %?2 %以及增强组分10 %? 50%。该技术方案利用聚溴化苯乙烯和金属氧化物的复配来获得材料的高CTI值，得到的 高CTI值高阻燃性增强聚酰胺的CTI值也高达550。
[0006] 上述两专利申请采用溴系阻燃剂溴化聚苯乙烯以及聚溴化苯乙烯和金属氧化物 的复配，虽然对聚酰胺材料的CTI值影响不大，但由于外观要求有时需将产品做成各种颜 色，对聚酰胺材料的染色过程，尤其是使用炭黑做成黑色材料，还是会导致材料CTI值的降 低。
【发明内容】
[0007] 本发明提供了一种高CTI阻燃聚酰胺染色材料，适用于炭黑染色材料品种，可制 备断路器外壳、交流接触器基座、底座、线圈骨架等电子、电器产品部件。
[0008] -种高CTI阻燃聚酰胺染色材料，由以下重量百分比原料制成：
[0009] 聚酰胺 60%-80%; 阻燃剂 8%-25%; 成核剂 0.05%-!%； 增强组分 0-20%; 助剂 0.1%-3%; 着色剂 0.05%-1.5%;
[0010] 所述的成核剂为由质量比2 :0. 5?5 :0. 5?5的纳米SiO2、蒙脱土以及聚碳酸酯 制成。
[0011] 本发明中，通过成核剂的加入，不但能够提高聚酰胺的结晶成核效果，发挥出传统 的成核效果，而且，其更重要的是，本发明成核剂由蒙脱土、纳米SiO 2以及聚碳酸酯制成，采 用特定量的无机成核剂和有机成核剂复合，聚酰胺为一种多晶型的结晶聚合物，不同的成 核剂成核效果不同，如蒙脱土异相成核，纳米SiO 2有利于大分子结晶，聚碳酸酯有利于结晶 出现新晶型；上述特定量的成核剂能够起到协同效应，通过高CTI阻燃聚酰胺染色材料内 部晶型结构的改变，能够显著改善因炭黑等着色剂加入引起的CTI值迅速降低的问题，从 而提高了本发明高CTI阻燃聚酰胺染色材料的力学性能和电性能，赋予其高的CTI值。
[0012] 本发明中，所述的聚酰胺为聚酰胺6、聚酰胺66中的一种或两种，所述的聚酰胺可 采用市售产品。
[0013] 所述的阻燃剂为氮系阻燃剂，作为优选，所述的氮系阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐 (MCA)阻燃剂。
[0014] 作为优选，所述的成核剂为由质量比2 :1?3 :0. 5?1的纳米SiO2、蒙脱土以及 聚碳酸酯制成，上述特定量的成核剂能够起到更强的协同效应，赋予其更高的CTI值。
[0015] 所述的增强组分为无机填料、玻璃纤维中的一种或两种，所述的增强组分为无碱 玻璃纤维，玻璃纤维不能选用有碱玻璃纤维，采用有碱玻璃纤维会破坏内部晶型结构，无法 得到高CTI值的聚酰胺材料。
[0016] 所述的助剂为抗氧剂、润滑剂、表面改性剂等中的一种或两种以上。
[0017] 由于外观要求需将产品做成各种颜色，而对聚酰胺材料的染色过程，尤其是使用 炭黑做成黑色材料，也会导致材料CTI值的降低。此时就必须同时考虑到对阻燃聚酰胺材 料的电性能的提升。本发明采用特定量和组分的成核剂能够显著改善因炭黑等着色剂加入 引起的CTI值迅速降低的问题，从而提高了本发明高CTI阻燃聚酰胺染色材料的力学性能 和电性能，赋予其高的CTI值。因此，本发明特别适合使用炭黑做成黑色材料，作为优选，所 述的着色剂为炭黑或者以聚酰胺为载体形成的炭黑母粒。
[0018] 作为优选，所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料，由以下重量百分比原料制成：
[0019] 聚酰胺 65%-75%; 阻燃剂 8%-18%; 成核剂 0.2%-0.5%; 增强组分 10%-20%; 助剂 0.3%-3%; 着色剂 0.2%-1%;
[0020] 所述的成核剂为由质量比2 :1?3 :0. 5?1的纳米SiO2、蒙脱土以及聚碳酸酯制 成。采用上述特定含量的组分能够使得本发明高CTI阻燃聚酰胺染色材料具有优异的力学 性能和优异的电性能，具有高的CTI值。
[0021] 本发明还提供了一种高CTI阻燃聚酰胺染色材料的制备方法，采用现有双螺杆挤 出机即可实现，其方法简单，易于工业化生产。
[0022] -种高CTI阻燃聚酰胺染色材料的制备方法，包括以下步骤：
[0023] 将聚酰胺、阻燃剂、成核剂、助剂和着色剂经混合后，从双螺杆挤出机的主喂料口 加入，将增强组分在双螺杆挤出机的侧喂口（即第二喂料口）加入，经熔融挤出造粒，得到 高CTI阻燃聚酰胺染色材料；
[0024] 所述的双螺杆挤出机的熔融挤出的温度为160°C?250°C。
[0025] 所述的双螺杆挤出机为八节机筒的结构，从第一节机筒到第八节机筒的各段温度 为：21(TC?22(TC、215°C?225°C、23(TC?235°C、235°C?245°C、235°C?245°C、23(TC? 240°C、225°C? 235°C、220°C? 230°C。
[0026] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0027] 本发明高CTI阻燃聚酰胺染色材料，通过成核剂的加入，不但能够提高聚酰胺的 结晶成核效果，发挥出传统的成核效果，而且，其更重要的是，本发明成核剂由蒙脱土、纳米 SiO2以及聚碳酸酯制成，采用特定量的无机成核剂和有机成核剂复合，聚酰胺为一种多晶 型的结晶聚合物，不同的成核剂成核效果不同，如蒙脱土异相成核，纳米SiO 2有利于大分 子结晶，聚碳酸酯有利于结晶出现新晶型；上述特定量的成核剂能够起到协同效应，通过高 CTI阻燃聚酰胺染色材料内部晶型结构的改变，能够显著改善因炭黑等着色剂加入引起的 CTI值迅速降低的问题，从而提高了本发明高CTI阻燃聚酰胺染色材料的力学性能和电性 能，赋予其高的CTI值。本发明高CTI阻燃聚酰胺染色材料，具有优异的力学性能和电性能， 适用于炭黑染色材料品种，可制备断路器外壳、交流接触器基座、底座、线圈骨架等电子、电 器产品部件，有利于市场化推广利用，具备广阔的应用前景。
[0028] 本发明高CTI阻燃聚酰胺染色材料的制备方法，采用现有双螺杆挤出机即可实 现，其方法简单，生产成本低，易于大规模工业化生产。
【具体实施方式】
[0029] 以下是本发明所述的CTI阻燃聚酰胺材料的实施例，并不因此限定本发明的保护 范围。
[0030] 对比例1?3以及实施例1?3 :
[0031] 将聚酰胺、阻燃剂、成核剂、助剂和着色剂经混合后，从双螺杆挤出机的第一节机 筒的主喂料口（即第一喂料口）加入，将增强组分在双螺杆挤出机第六节机筒的侧喂口 (即第二喂料口）加入，经熔融挤出造粒，得到高CTI阻燃聚酰胺染色材料；
[0032] 双螺杆挤出机为八节机筒的结构，从第一节机筒到第八节机筒的各段温度为： 210°C? 220°C、215°C? 225°C、230°C? 235°C、235°C? 245°C、235°C? 245°C、230°C? 240°C、225°C? 235°C、220°C? 230°C。
[0033] 对比例1?3以及实施例1?3得到的阻燃聚酰胺材料原料配比如表1所示，表 1中为各组分原料的重量百分含量。
[0034] 表 1
【权利要求】
1. 一种高CTI阻燃聚酰胺染色材料，其特征在于，由以下重量百分比原料制成： 聚酰胺 60%-80%; 阻燃剂 8%-25%; 成核剂 0.05%-丨％; 增强组分 0-20%; 助剂 0.1%-3%; 着色剂 0.05%-1.5%; 所述的成核剂为由质量比2 :0. 5?5 :0. 5?5的纳米Si02、蒙脱土以及聚碳酸酯制成。
2. 根据权利要求1所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料，其特征在于，所述的聚酰胺为聚 酰胺6、聚酰胺66中的一种或两种。
3. 根据权利要求1所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料，其特征在于，所述的阻燃剂为三 聚氰胺氰尿酸盐阻燃剂。
4. 根据权利要求1所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料，其特征在于，所述的成核剂为由 质量比2 :1?3 :0. 5?1的纳米Si02、蒙脱土以及聚碳酸酯制成。
5. 根据权利要求1所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料，其特征在于，所述的增强组分为 无机填料、玻璃纤维中的一种或两种。
6. 根据权利要求5所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料，其特征在于，所述的增强组分为 无碱玻璃纤维。
7. 根据权利要求1所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料，其特征在于，所述的着色剂为炭 黑或者以聚酰胺为载体形成的炭黑母粒。
8. 根据权利要求1所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料，其特征在于，由以下重量百分比 原料制成： 聚酰胺 65%-75%; 阻燃剂 8%-18%; 成核剂 0.2%-0.5%； 增强组分 10%-20%; 助剂 0.3%-3%; 着色剂 0.2%-1%; 所述的成核剂为由质量比2 :1?3 :〇. 5?1的纳米Si〇2、蒙脱土以及聚碳酸酯制成。
9. 根据权利要求1?8任一项所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料的制备方法，其特征 在于，包括以下步骤： 将聚酰胺、阻燃剂、成核剂、助剂和着色剂经混合后，从双螺杆挤出机的主喂料口加入， 将增强组分在双螺杆挤出机的侧喂口加入，经熔融挤出造粒，得到高CTI阻燃聚酰胺染色 材料； 所述的双螺杆挤出机的熔融挤出的温度为160°C?250°C。
10. 根据权利要求9所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料的制备方法，其特征在于，所 述的双螺杆挤出机为八节机筒的结构，从第一节机筒到第八节机筒的各段温度为：210°C? 220°C、215°C? 225°C、230°C? 235°C、235°C? 245°C、235°C? 245°C、230°C? 240°C、 225°C?235°C、220°C：?230°C。
【文档编号】C08K13/04GK104403310SQ201410604172
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】周淑芬, 黄志杰 申请人:浙江俊尔新材料股份有限公司, 上海俊尔新材料有限公司