低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料及制备方法
【专利摘要】本发明属于碳纤维增强尼龙材料【技术领域】，公开了一种低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料及其制备方法和在电子电器、航空航天、交通运输、电动工具等领域中的应用，特别适用于一些薄壁且对材料力学性能要求较高的电子器件和电动工具。该材料包含以下质量百分数的组分：尼龙32.5～57.7％；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料5～15％；碳纤维5～25％；玻璃纤维5～25％；无卤阻燃剂5～12％；阻燃协效剂1～5％；相容剂0～5％；其他助剂0.1～0.3％。本发明利用PA/ABS作为合金基体，玻璃纤维和碳纤维复配增强，获得优异力学性能的同时，降低密度，提高流动性，降低内应力，降低薄壁制品的翘曲率。
【专利说明】低翘曲率的无南阻燃碳纤维增强尼龙合金材料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于碳纤维增强尼龙材料【技术领域】，特别涉及一种低翘曲率的无卤阻燃碳 纤维增强尼龙合金材料及其制备方法和在电子电器、航空航天、交通运输、电动工具等领域 中的应用，特别适用于一些薄壁且对材料力学性能要求较高的电子器件和电动工具。
【背景技术】
[0002] 聚酰胺纤维俗称尼龙（Nylon)，密度1. 15g/cm3,是分子主链上含有重复酰胺基 团-[NHC0]-的热塑性树脂总称，按照聚合物主链结构进行分类主要包括脂肪族尼龙和芳 香族尼龙两类。由于其具有耐磨、耐油、自润滑、耐冲击等诸多优良性能，尼龙材料被广泛应 用于机械、汽车、仪表等行业。脂肪族聚酰胺分子结构中的高极性酰胺基团和长的柔性脂肪 族链段使这类材料同时具有吸水性高、产品收缩率大等缺点，尤其是玻纤或者碳纤维增强 的尼龙材料在做薄壁制品时容易产生制品收缩和翘曲，严重影响这类材料的实际应用。除 此之外，尼龙材料在电子电器等领域的应用通常需要材料在长期高温环境下使用，且经常 会接触到电火花。如何提高尼龙材料的使用温度和无卤阻燃性能，同样是聚酰胺材料改性 领域一种重要的研究课题。
[0003] 碳纤维是一种含碳量在95%以上的新型纤维材料，它是以有机纤维，如腈纶丝 (PAN)、浙青及粘胶纤维等做原料，在惰性气体中经过高温煅烧石墨化后得到的微晶石墨纤 维材料。由于碳纤维在物理性能上具有比重小、强度大、模量高、线膨胀系数小、导电性强、 导热率高等特点，这类材料已经广泛应用于热塑性和热固性树脂的增强和功能化改性中。 利用碳纤维进行改性的热塑性塑料其物理力学性能和耐热性都有极大的提高，如PA66材 料加入20 %的碳纤维之后材料的拉伸强度提高近3倍，弯曲模量提高近4倍，热变形温度提 高至250°C。通过对碳纤维表面处理方式和复合加工工艺的优化，提高碳纤维改性尼龙材料 的使用性能，将是未来增强尼龙发展的一个重要研究方向。
[0004] 尼龙合金技术是以尼龙树脂为主体，掺混其它聚合物材料而成的高分子多组分体 系，这一改性技术可以显著提高尼龙材料的使用性能。尼龙合金技术是尼龙髙性能化、多功 能化的重要途径，而且具有加工周期短、设备简单、成本低的优点。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种低翘曲率 的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，该材料具有高强度、高耐热温度、高阻燃等级、高流 动性、低密度、低翘曲率等特点。本发明通过利用第二树脂基材的加入一方面提高树脂基材 的流动性，减小成型制品的内应力；另外一方面降低树脂基材的整体结晶度，降低成型制品 的成型收缩率和翘曲率，开发得到具有低翘曲率的碳纤维增强尼龙复合材料，该复合材料 适用于通过注塑成型制备轻量化要求较高的薄壁制品，可应用于电子电器和电动工具等领 域。
[0006] 本发明另一目的在于提供一种上述低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材 料的制备方法。
[0007] 本发明再一目的在于提供上述低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料在 电子电器、航空航天、交通运输、电动工具等领域中的应用，特别适用于制备一些薄壁且对 材料力学性能要求较高的电子器件和电动工具，如笔记本电脑、手机外壳、电容器等，利用 本发明的合金材料制备得到的薄壁制品具有强度高、阻燃性能好、翘曲率低等特点。
[0008] 本发明的目的通过下述方案实现：
[0009] -种低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，包含以下质量百分数的组 分：
[0010] 尼龙（PA) 32.5?57.7 %; 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS) 5?15 %; 碳纤维（CF) 5?25 %;
[0011] 玻璃纤维（GF) 5?25 %; 无卤阻燃剂 5?12 %; 阻燃协效剂 1?5%; 相容剂 0?5 %; 其他助剂 0.1?0.3 %。
[0012] 本发明所选用的尼龙优选为黏度为2. 0?2. 8Pa.S的低粘尼龙，如低粘尼龙 6(PA6)、尼龙66(PA66)、尼龙46(PA46)、尼龙1012(PA1012)等，其中更优选为低粘尼龙 6(PA6)。
[0013] 为了进一步更好地实现本发明，本发明所述合金材料中，所述尼龙的含量更优选 为 40 ?50wt%。
[0014] 本发明所选用的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS)优选为本体聚合物法合成的 ABS，具体产品牌号包括：上海高桥石化ABS8391、陶氏化学ABS3504等。
[0015] 为了进一步更好地实现本发明，本发明所述合金材料中，所述丙烯腈-丁二烯-苯 乙烯塑料（ABS)的含量更优选为8?10wt%。
[0016] 本发明所选用的尼龙（PA)与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS)的合金材料，丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS)的用量为尼龙（PA)质量的10?40wt%，优选为20? 30wt%。
[0017] 本发明所选用的碳纤维优选为聚丙烯腈基材的碳纤维，单丝直径4?Sum，束丝 线密度200?800tex，本发明使用的碳纤维具有高强度的特点。
[0018] 为了进一步更好地实现本发明，本发明所述合金材料中，所述碳纤维的含量更优 选为10wt%。
[0019] 本发明所选用的玻璃纤维优选为单丝直径为3?10iim，单丝长度为300?500mm 的无碱短玻璃纤维。
[0020] 为了进一步更好地实现本发明，本发明所述合金材料中，所述玻璃纤维的含量更 优选为15wt%。
[0021] 为了进一步更好地实现本发明，本发明所选用的增强体系为碳纤维与玻璃纤维的 复配体系，本发明所述合金材料中，其中玻璃纤维与碳纤维的总含量优选为25wt%。
[0022] 为了进一步更好地实现本发明，本发明所选用的玻璃纤维与碳纤维的复合增强体 系，其中玻璃纤维与碳纤维的质量比优选为3:2。
[0023] 本发明所选用的无卤阻燃剂优选为三嗪类的膨胀型阻燃剂，具体包括氰脲酸及其 衍生物、三聚氰胺磷酸盐、胍盐及双氰胺盐等，优选为三聚氰胺磷酸盐。
[0024] 本发明所选用的阻燃协效剂优选为三氧化二锑（Sb203)。
[0025] 本发明选用无卤阻燃剂和阻燃协效剂组成阻燃体系，从而实现优异的阻燃效果， 为了进一步更好地实现本发明，所用无卤阻燃剂和阻燃协效剂的质量比为5:1?2:1，更优 选为3:1。
[0026] 本发明所选用的相容剂优选为马来酸酐类接枝物，包括丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯 塑料接枝马来酸酐（ABS-g-MAH)、聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH)、聚乙烯接枝马来酸酐 (PE-g-MAH)以及苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物（SAM)等，其中更优选为丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯塑料接枝马来酸酐（ABS-g-MAH)。
[0027] 本发明所选用的相容剂的添加量根据丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS)含量的 不同而进行优化，更优选为添加4wt%的相容剂丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料接枝马来酸酐 (ABS-g-MAH)。
[0028] 本发明所选用的其他助剂指本领域中任意适合于尼龙和ABS体系的加工稳定剂 和抗氧剂等助剂，可为亚膦酸酯类化合物，如：3, 9-二（2, 4-二枯基苯氧基）-2, 4, 8, 10-四 氧杂-3, 9-二磷杂螺[5.5]i^一烷（S9228)，三（2, 4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯（168)等， 其中优选为三（2, 4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯（168)。
[0029] 本发明还提供了一种上述低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料的制备 方法，具体包括以下步骤：
[0030] 把尼龙（PA) 32. 5?57. 7wt%、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS) 5?15wt%、无 卤阻燃剂5?12wt%、阻燃协效剂1?5wt%、相容剂0?5wt%和其他助剂0. 1?0. 3wt% 混合由双螺杆挤出机主喂料口加入，碳纤维（CF)5?25wt%由双螺杆挤出机的排挤口加 入，玻璃纤维（GF) 5?25wt%由双螺杆挤出机的侧喂料口加入，熔融共混，冷却造粒，得到 低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料。
[0031] 本发明的混合优选在高速搅拌机中进行混合，混合温度不高于80°C，搅拌速度为 300r/min，混合时间为10?30min。
[0032] 本发明的熔融共混的条件优选为各加热段的温度在230?260°C之间，主机的螺 杆转速为350?430r/min，料斗进料螺杆的转速为24?35r/min。
[0033] 本发明的低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料具有强度高、阻燃性能 好、翘曲率低等特点，其物理力学性能、加工性能及表面外观性能均良好，相对普通碳纤维 增强尼龙材料具有更高的抗翘曲性，可应用于电子电器、航空航天、交通运输、电动工具等 领域中，特别适用于制备一些薄壁且对材料力学性能要求较高的电子器件和电动工具，如 笔记本电脑、手机外壳、电容器等。
[0034] 本发明的机理为：
[0035] 本发明选择尼龙（PA)与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS)作为聚合基材，利用 丙烯腈_丁二烯-苯乙烯塑料（ABS)为非结晶材料，具有成型收缩率低、流动性好、冲击强 度高等特点，尼龙（PA)与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS)通过熔融共混的方式制成合 金材料可提高材料的流动性，减少成型过程中的分子链取向，降低材料的内应力，降低薄壁 制品的翘曲率。碳纤维和玻璃纤维复配体系作为复配增强体系，利用碳纤维具有更高的强 度、密度更小且对材料成型收缩率的影响比玻璃纤维小，而玻璃纤维具有低成本、高拉伸强 度、对材料电阻率影响不大等特点，选择玻璃纤维和碳纤维复配增强，且优选两者复配总质 量百份含量为25%时材料的力学性可达到最好；制备得到的合金材料具有优异的物理力 学性能，且具有更低的成型收缩率和翘曲率，明显降低材料的密度，可以应用于制备对产品 轻量化要求高的薄壁制件。
[0036] 本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
[0037] (1)本发明利用PA/ABS作为合金基体，具有良好的力学性能，提高了材料的流动 性，减少成型过程中的分子链取向，降低材料的内应力，降低薄壁制品的翘曲率。
[0038] (2)本发明利用玻璃纤维和碳纤维复配增强，达到最好的力学性能的同时，降低材 料密度，减少制品的翘曲率。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0040] 实施例1:低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料的制备
[0041]将PA6M2400(岳阳石化）41. 8wt%，ABS8391A13wt% (上海高桥石化），丙烯 腈-丁二烯-苯乙烯塑料接枝马来酸酐（ABS-g-MAH)4wt%,无卤阻燃剂12wt% (三聚氰 胺磷酸盐）；阻燃协效剂Sb2034wt%，抗氧剂0. 2wt% (亚膦酸酯类抗氧剂168)加入到高 速搅拌机中搅拌混合，混合温度不高于80°C，混合时间15min;将搅拌均勻的物料加入到 长径比L/D为40:1，螺杆直径为30mm的平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗 到模头的各段温度分别为（共九区）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C， 245 °C，245 °C，主机的螺杆转速为350r/min，料斗进料螺杆的转速为28r/min，碳纤维 T700SC-12K(东丽）10wt%由双螺杆挤出机的排挤口加入，短玻璃纤维（ECS3014B) 15wt% 由双螺杆挤出机的侧喂料口加入，材料经过熔融共混挤出、经过水槽冷却，风干后进入切粒 机进行切粒，得到低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，注塑成测试样条后按照 GB、ISO或者UL94等标准测试性能。
[0042] 实施例2:低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料的制备
[0043]将PA6M2400(岳阳石化）49. 8wt%，ABS8391A5wt%(上海高桥石化），丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯塑料接枝马来酸酐（ABS-g-MAH)4wt%，无卤阻燃剂12wt% (三聚氰胺磷酸 盐）；阻燃协效剂Sb2034wt%，抗氧剂0. 2wt% (亚膦酸酯类抗氧剂168)加入到高速搅拌 机中搅拌混合，混合温度不高于80°C，混合时间15min;将搅拌均匀的物料加入到长径比L/ D为40:1，螺杆直径为30mm的平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各 段温度分别为（共九区）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C，245°C， 主机的螺杆转速为350r/min，料斗进料螺杆的转速为28r/min，碳纤维I700SC-12K(东 丽）10wt%由双螺杆挤出机的排挤口加入，短玻璃纤维（ECS3014B) 15wt%由双螺杆挤出 机的侧喂料口加入，材料经过熔融共混挤出、经过水槽冷却，风干后进入切粒机进行切粒， 得到低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，注塑成测试样条后按照GB、ISO或者 UL94等标准测试性能。
[0044] 实施例3:低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料的制备
[0045]将PA6M2400(岳阳石化）45. 8wt%，ABS8391A9wt%(上海高桥石化），丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯塑料接枝马来酸酐（ABS-g-MAH)4wt%，无卤阻燃剂12wt% (三聚氰胺磷酸 盐）；阻燃协效剂Sb203 4wt%，抗氧剂0. 2wt% (亚膦酸酯类抗氧剂168)加入到高速搅拌 机中搅拌混合，混合温度不高于80°C，混合时间15min;将搅拌均匀的物料加入到长径比L/ D为40:1，螺杆直径为30mm的平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各 段温度分别为（共九区）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C，245°C， 主机的螺杆转速为350r/min，料斗进料螺杆的转速为28r/min，碳纤维I700SC-12K(东 丽）10wt%由双螺杆挤出机的排挤口加入，短玻璃纤维（ECS3014B) 15wt%由双螺杆挤出 机的侧喂料口加入，材料经过熔融共混挤出、经过水槽冷却，风干后进入切粒机进行切粒， 得到低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，注塑成测试样条后按照GB、ISO或者 UL94等标准测试性能。
[0046] 实施例4:低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料的制备
[0047]将PA6M2400(岳阳石化）45. 8wt%，ABS8391A9wt%(上海高桥石化），丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯塑料接枝马来酸酐（ABS-g-MAH)4wt%，无卤阻燃剂12wt% (三聚氰胺磷酸 盐）；阻燃协效剂Sb203 4wt%，抗氧剂0. 2wt% (亚膦酸酯类抗氧剂168)加入到高速搅拌 机中搅拌混合，混合温度不高于80°C，混合时间15min;将搅拌均匀的物料加入到长径比L/ D为40:1，螺杆直径为30mm的平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各 段温度分别为（共九区）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C，245°C， 主机的螺杆转速为350r/min，料斗进料螺杆的转速为28r/min，碳纤维I700SC-12K(东 丽）10wt%由双螺杆挤出机的排挤口加入，短玻璃纤维（ECS3014B) 15wt%由双螺杆挤出 机的侧喂料口加入，材料经过熔融共混挤出、经过水槽冷却，风干后进入切粒机进行切粒， 得到低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，注塑成测试样条后按照GB、ISO或者 UL94等标准测试性能。
[0048] 实施例5:低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料的制备
[0049] 将PA6M2400(岳阳石化）45. 8wt%，ABS8391A9wt%(上海高桥石化），丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯塑料接枝马来酸酐（ABS-g-MAH)4wt%，无卤阻燃剂12wt% (三聚氰胺磷酸 盐）；阻燃协效剂Sb203 4wt%，抗氧剂0. 2wt% (亚膦酸酯类抗氧剂168)加入到高速搅拌 机中搅拌混合，混合温度不高于80°C，混合时间15min;将搅拌均匀的物料加入到长径比L/ D为40:1，螺杆直径为30mm的平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各 段温度分别为（共九区）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C，245°C， 主机的螺杆转速为350r/min，料斗进料螺杆的转速为28r/min，碳纤维I700SC-12K(东 丽）5wt%由双螺杆挤出机的排挤口加入，短玻璃纤维（ECS3014B)20wt%由双螺杆挤出 机的侧喂料口加入，材料经过熔融共混挤出、经过水槽冷却，风干后进入切粒机进行切粒， 得到低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，注塑成测试样条后按照GB、ISO或者 UL94等标准测试性能。
[0050] 实施例6 :低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料的制备
[0051] 将PA6M2400(岳阳石化）49.8wt%，ABS8391A10wt% (上海高桥石化），无卤阻 燃剂12wt% (三聚氰胺磷酸盐）；阻燃协效剂Sb203 4wt%,抗氧剂0. 2wt% (亚膦酸酯类 抗氧剂168)加入到高速搅拌机中搅拌混合，混合温度不高于80°C，混合时间15min;将搅 拌均匀的物料加入到长径比L/D为40:1，螺杆直径为30mm的平行双螺杆挤出机的料斗 中，设定挤出机从料斗到模头的各段温度分别为（共九区）：180°C，225°C，230°C，240°C， 245°C，255°C，250°C，245°C，245°C，主机的螺杆转速为350r/min，料斗进料螺杆的转速为 28r/min，碳纤维I700SC-12K(东丽）5wt%由双螺杆挤出机的排挤口加入，短玻璃纤维（ECS 3014B) 20wt%由双螺杆挤出机的侧喂料口加入，材料经过熔融共混挤出、经过水槽冷却，风 干后进入切粒机进行切粒，得到低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，注塑成测 试样条后按照GB、ISO或者UL94等标准测试性能。
[0052] 实施例7 :低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料的制备
[0053] 将PA6M2400(岳阳石化）44. 8wt%，ABS8391A9wt% (上海高桥石化），丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯塑料接枝马来酸酐（ABS-g-MAH)5wt%，无卤阻燃剂12wt% (三聚氰胺磷酸 盐）；阻燃协效剂Sb203 4wt%，抗氧剂0. 2wt% (亚膦酸酯类抗氧剂168)加入到高速搅拌 机中搅拌混合，混合温度不高于80°C，混合时间15min;将搅拌均匀的物料加入到长径比L/ D为40:1，螺杆直径为30mm的平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各 段温度分别为（共九区）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C，245°C， 主机的螺杆转速为350r/min，料斗进料螺杆的转速为28r/min，碳纤维I700SC-12K(东 丽）10wt%由双螺杆挤出机的排挤口加入，短玻璃纤维（ECS3014B) 15wt%由双螺杆挤出 机的侧喂料口加入，材料经过熔融共混挤出、经过水槽冷却，风干后进入切粒机进行切粒， 得到低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，注塑成测试样条后按照GB、ISO或者 UL94等标准测试性能。
[0054] 实施例8 :低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料的制备
[0055] 将PA6M2400(岳阳石化）40. 8wt%，ABS8391A9wt% (上海高桥石化），丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯塑料接枝马来酸酐（ABS-g-MAH)4wt%，无卤阻燃剂12wt% (三聚氰胺磷酸 盐）；阻燃协效剂Sb203 4wt%，抗氧剂0. 2wt% (亚膦酸酯类抗氧剂168)加入到高速搅拌 机中搅拌混合，混合温度不高于80°C，混合时间15min;将搅拌均匀的物料加入到长径比L/ D为40:1，螺杆直径为30mm的平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各 段温度分别为（共九区）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C，245°C， 主机的螺杆转速为350r/min，料斗进料螺杆的转速为28r/min，碳纤维I700SC-12K(东 丽）25wt%由双螺杆挤出机的排挤口加入，短玻璃纤维（ECS3014B)5wt%由双螺杆挤出 机的侧喂料口加入，材料经过熔融共混挤出、经过水槽冷却，风干后进入切粒机进行切粒， 得到低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，注塑成测试样条后按照GB、ISO或者 UL94等标准测试性能。
[0056] 实施例9 :低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料的制备
[0057]将PA6M2400(岳阳石化）52. 8wt%，ABS8391A1lwt% (上海高桥石化），丙烯 腈-丁二烯-苯乙烯塑料接枝马来酸酐（ABS-g-MAH)4wt%,无卤阻燃剂5wt% (三聚氰胺磷 酸盐）；阻燃协效剂Sb203 2wt%，抗氧剂0. 2wt% (亚膦酸酯类抗氧剂168)加入到高速搅拌 机中搅拌混合，混合温度不高于80°C，混合时间15min;将搅拌均匀的物料加入到长径比L/ D为40:1，螺杆直径为30mm的平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各 段温度分别为（共九区）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C，245°C， 主机的螺杆转速为350r/min，料斗进料螺杆的转速为28r/min，碳纤维I700SC-12K(东 丽）10wt%由双螺杆挤出机的排挤口加入，短玻璃纤维（ECS3014B) 15wt%由双螺杆挤出 机的侧喂料口加入，材料经过熔融共混挤出、经过水槽冷却，风干后进入切粒机进行切粒， 得到低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，注塑成测试样条后按照GB、ISO或者 UL94等标准测试性能。
[0058] 对比例1
[0059]将PA6M2400(岳阳石化）45. 8wt%，ABS8391A9wt%(上海高桥石化），丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯塑料接枝马来酸酐（ABS-g-MAH)4wt%，无卤阻燃剂12wt% (三聚氰胺磷酸 盐）；阻燃协效剂Sb203 4wt%，抗氧剂0. 2wt% (亚膦酸酯类抗氧剂168)加入到高速搅 拌机中搅拌混合，混合温度不高于80°C，混合时间15min;将搅拌均匀的物料加入到长径 比L/D为40:1，螺杆直径为30mm的平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗到模 头的各段温度分别为（共九区）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C， 245°C，主机的螺杆转速为350r/min，料斗进料螺杆的转速为28r/min，短玻璃纤维（ECS 3014B) 25wt%由双螺杆挤出机的侧喂料口加入，材料经过熔融共混挤出、经过水槽冷却，风 干后进入切粒机进行切粒，得到尼龙合金材料，注塑成测试样条后按照GB、ISO或者UL94等 标准测试性能。
[0060] 对比例2
[0061]将PA6M2400(岳阳石化）61.8wt%，ABS8391A18wt%(上海高桥石化），丙烯 腈-丁二烯-苯乙烯塑料接枝马来酸酐（ABS-g-MAH)4wt%,无卤阻燃剂12wt% (三聚氰 胺磷酸盐）；阻燃协效剂Sb203 4wt%，抗氧剂0. 2wt% (亚膦酸酯类抗氧剂168)加入到高 速搅拌机中搅拌混合，混合温度不高于80°C，混合时间15min;将搅拌均勻的物料加入到长 径比L/D为40:1，螺杆直径为30mm的平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗到模 头的各段温度分别为（共九区）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C， 245°C，主机的螺杆转速为350r/min，料斗进料螺杆的转速为28r/min，材料经过熔融共混 挤出、经过水槽冷却，风干后进入切粒机进行切粒，得到尼龙合金材料，注塑成测试样条后 按照GB、ISO或者UL94等标准测试性能。
[0062] 对比例3
[0063]将PA6M2400(岳阳石化）59.8wt%，无卤阻燃剂llwt% (三聚氰胺磷酸盐）；阻燃 协效剂Sb203 4wt%，抗氧剂0. 2wt% (亚膦酸酯类抗氧剂168)加入到高速搅拌机中搅拌混 合，混合温度不高于80°C，混合时间15min;将搅拌均匀的物料加入到长径比L/D为40:1， 螺杆直径为30mm的平行双螺杆挤出机的料斗中，设定挤出机从料斗到模头的各段温度分 别为（共九区）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C，245°C，主机的螺 杆转速为350r/min，料斗进料螺杆的转速为28r/min，碳纤维I700SC-12K(东丽）10wt%由 双螺杆挤出机的排挤口加入，短玻璃纤维（ECS3014B) 15wt%由双螺杆挤出机的侧喂料口 加入，材料经过熔融共混挤出、经过水槽冷却，风干后进入切粒机进行切粒，得到尼龙合金 材料，注塑成测试样条后按照GB、ISO或者UL94等标准测试性能。
[0064] 材料的力学性能测试依据GB标准，材料的成型收缩率依据IS0294-4标准采用一 次元电子高度规测试，材料的阻燃性能测试依据UL94标准结果见表1。
[0065] 表1尼龙合金材料的性能指标
[0066]
【权利要求】
1. 一种低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，其特征在于包含以下质量百分 数的组分： 尼龙 32.5?57.7 %; 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料 5?15 %; 碳纤维 5?25 %; 玻璃纤维 5?25 %; 无卤阻燃剂 5?12 %; 阻燃协效剂 1?5%; 相容剂 O?5 %; 其他助剂 0.1?0.3 %。
2. 根据权利要求1所述的低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，其特征在 于：所述的尼龙为黏度为2. 0?2. 8Pa.S的低粘尼龙。
3. 根据权利要求1所述的低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，其特征在 于：所用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料的用量为尼龙质量的10?40wt%。
4. 根据权利要求1所述的低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，其特征在 于：所用玻璃纤维与碳纤维的质量比为3:2。
5. 根据权利要求1所述的低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，其特征在 于：所用无卤阻燃剂和阻燃协效剂的质量比为5:1?2:1。
6. 根据权利要求1所述的低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，其特征 在于：所述的碳纤维为聚丙烯腈基材的碳纤维，单丝直径4?8μm，束丝线密度200? 800tex;所述的玻璃纤维为单丝直径为3?10μm，单丝长度为300?500mm的无碱短玻璃 纤维。
7. 根据权利要求1所述的低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，其特征在 于：所述尼龙的含量为40?50wt% ;所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料的含量为8? IOwt% ;所述碳纤维的含量为IOwt% ;所述玻璃纤维的含量为15wt%。
8. 根据权利要求1所述的低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料，其特征在 于：所述无卤阻燃剂为三嗪类的膨胀型阻燃剂；所述的阻燃协效剂为三氧化二锑；所述的 相容剂为马来酸酐类接枝物；所述的其他助剂包括加工稳定剂和抗氧剂中的至少一种。
9. 一种根据权利要求1?8任一项所述的低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材 料的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤： 把尼龙32. 5?57. 7wt%、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料5?15wt%、无卤阻燃剂5? 12wt%、阻燃协效剂1?5wt%、相容剂0?5wt%和其他助剂(λ1?(λ3wt%混合由双螺 杆挤出机主喂料口加入，碳纤维5?25wt%由双螺杆挤出机的排挤口加入，玻璃纤维5? 25wt%由双螺杆挤出机的侧喂料口加入，熔融共混，冷却造粒，得到低翘曲率的无卤阻燃碳 纤维增强尼龙合金材料。
10. 根据权利要求1?8任一项所述的低翘曲率的无卤阻燃碳纤维增强尼龙合金材料 在电子电器、航空航天、交通运输、电动工具领域中的应用。
【文档编号】C08K13/04GK104448806SQ201410827638
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月25日 优先权日:2014年12月25日
【发明者】郝建鑫, 郝源增, 邓爵安, 任萍 申请人:广州市聚赛龙工程塑料有限公司