本发明涉及一种阻燃玻纤增强合金材料及其制备方法，尤其是涉及一种阻燃连续长玻纤增强pa6材料及其制备方法。
背景技术：
：排插的质量决定其安全性，也直接影响用户的用电安全。质量不好的排插在使用过程中经常会出现冒火花、短路、起火的现象，很有可能导致触电和火灾的发生。所以，排插的质量很重要，关于质量，首先要看它的材质，像一些知名品牌的排插插座外壳，安全可靠，还有良好的绝缘性、介电强度、阻燃性性、抗冲击性等性能的材料。排插对材料的要求是：要具有高强度、高抗热性、高阻燃、长期耐老化、高电绝缘性能、耐电压等。行业内常规选材方案是使用阻燃pp、阻燃pc材料、阻燃pbt。阻燃pp材料虽然价格便宜但是表面质感不好容易吸尘和被油污污染不易清洗。阻燃pc价格昂贵不容易加工成型。阻燃pbt材质较重。而阻燃尼龙恰恰改善了这些缺陷成为了一种新兴的插座材料，即高强度环保阻燃尼龙pa6，具备要具有高强度、高抗热性、高阻燃、高电绝缘性能。而且该材料已经广泛地被公牛、德力西、西门子等国内知名插座品牌所使用。中国专利cn108276664a公布了一种墙壁开关用阻燃连续长玻纤增强pp材料及其制备方法，其原料包括：pp100份；阻燃剂5-20份；玻纤强化剂1-5份；连续长玻璃纤维10-30份；阻燃协效剂10-20份；相容剂2-10份；抗氧剂0.1-1份；金属钝化剂0.1-1份。其制备方法包括：s1、将部分pp与相容剂、抗氧剂、金属钝化剂、玻纤强化剂加入到双螺杆挤出机a中经混炼后进入浸润模具中；将剩余部分pp与阻燃剂、阻燃协效剂加入到双螺杆挤出机b中经混炼后进入浸润模具中；s2、将连续长玻璃纤维从浸润模具中穿过并被浸润模具内熔融混合物浸润和包覆，得到混合物料；混合物料经冷却、干燥等后进行造粒，该专利获得一种阻燃连续长玻纤增强pp材料；然而，现有的连续长玻纤阻燃增强尼龙6材料由于很难在生产增强长纤增强pa6的过程中同时加入新型阻燃剂，这是因为，阻燃剂的耐温性较差，高温条件下阻燃剂会分解，所以阻燃剂在引入过程中走的都是低温通道，整个过程温度都在270度以下。而其他原辅材料的加工温度设定在270-320度之间。因此，无法同时实现阻燃和增强。技术实现要素：本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种阻燃连续长玻纤增强pa6材料及其制备方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种阻燃连续长玻纤增强pa6材料，包括如下重量份数的各组分：所述pa6为中粘度pa6，具体黏度为1.8-2.4pa·s，优选为2.0pa·s，熔融指数为20-40g/10min。所述阻燃剂为次磷酸盐类阻燃剂，其组分为次硫酸钡、次磷酸钙、次磷酸铝、次磷酸镁等。所述玻纤强化剂为硅烷和钛酸酯的复配物；二者的复配比为1:10～10:1。优选地，所述硅烷与钛酸酯为1:1复配，经验证，仅当硅烷与钛酸酯为1:1复配时，获得的材料机械强度最佳。所述阻燃协效剂为次磷酸钙。次磷酸盐类阻燃剂有很强的成碳作用，在燃烧过程中形成碳层阻隔氧气进入，从而产生自熄。阻燃协效剂的添加量一般是阻燃剂添加量的1到2倍。所述相容剂为马来酸酐接枝pa6聚合物。所述抗氧剂为受阻酚类热氧老化剂。所述金属钝化剂为金属铜钝化剂，其组分为胺的羰基缩合物。本发明还提供一种所述排插用阻燃连续长玻纤增强pa6材料的制备方法，包括如下步骤：(1)按照以下组分及重量份含量备料：pa6100份、新型阻燃剂5-20份、玻纤强化剂1-6份、连续长玻纤10-35份、阻燃协效剂10-22份、增容剂3-10份、热氧老化剂0.1-2份、金属铜钝化剂0.1-2份；(2)将步骤(1)中50～75重量份的部分pa6与增容剂、热氧老化剂、金属铜钝化剂、玻纤强化剂加入到第一双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机混炼塑化后进入第一浸润模具中，将连续长玻纤从第一浸润模具中穿过并被第一浸润模具内的熔融混合物料浸润和包覆得到连续玻纤增强pa6中间物料；将步骤(1)中剩余部分pa6与新型阻燃剂、阻燃协效剂加入到第二双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机混炼塑化后进入第二浸润模具中，得到阻燃pa6中间物料；(3)第一浸润模具和第二浸润模具中的中间物料在机头部分混合得到混合物料；所述混合物料在拉力作用下继续前进，经过水冷、除湿、干燥后进入牵引机和切粒机中，经切粒机切粒后获得颗粒样品。步骤(2)中，所述部分pa6与剩余部分pa6的质量比为1：1～3：1；优选为6:4。所述颗粒样品的尺寸为3-30mm的长颗粒。所述第一双螺杆挤出机的温度为270-320℃；所述第二双螺杆挤出机的温度为230-260℃；所述第一浸润模具中的温度为280-320℃，所述第二浸润模具中的温度为240-270℃。在上述温度范围内，既有利于玻纤与新型阻燃剂材料的分散，又不会导致温度过高使得pa6原料和新型阻燃剂的分解。其中，步骤(2)中使用的浸润模具可以为一体化浸润模具，其中连续玻纤增强pa6中间物料在浸润模具的a部分产生，阻燃pa6中间物料在浸润模具的b部分产生，浸润模具a部分和浸润模具b部分中的物料在机头部分得以混合，得到混合物料，然后混合物料在拉力作用下继续前进，经过水冷、除湿、干燥后进入牵引机和切粒机中，经切粒机切粒后获得颗粒样品。阻燃剂的耐温性较差，高温条件下阻燃剂会分解，所以阻燃剂在引入过程中走单独的低温通道，从单独的双螺杆挤出机整个过程温度都在270度以下。而其他原辅材料的加工温度设定在270-320度之间。因此，无法同时实现阻燃和增强，本发明提供的制备方法中，通过将阻燃添加剂和增强玻纤分布添加，避免了一步制备中阻燃剂由于温度过高导致的分解，保证了材料的阻燃性和增强性能同时提高。本发明采用的pa6的黏度和熔融指数对本发明的阻燃和增强性能影响较大，当pa6的熔融指数低于20g/10min时，由于较低融指的中粘度pa6材料的分子链过高，严重影响玻纤及新型阻燃剂在pa6树脂基体中的分散，导致所获材料的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击、阻燃等性能均较差。当pa6的熔融指数高于40g/10min时，此时的pa6为低分子量的pa6，分子链段较短，分子间作用力弱，缠结性不强，材料本身的拉伸强度、弯曲强度不佳，导致获得的材料缺口冲击相对较差，机械强度也不佳，影响改材料的使用。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1、本发明的pa6材料能够同时实现阻燃和增强的效果；2、本发明制备的pa6复合材料具有更高的拉伸强度、弯曲强度、抗冲击强度、更好的高抗热氧老化性、良好的阻燃性、高电绝缘性能等，可以广泛用于开关插座等领域。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。实施例1～5一种阻燃连续长玻纤增强pa6材料，可作为排插用阻燃连续长玻纤增强pa6材料，其制备原料包括如下组分：pa6、阻燃剂、玻纤强化剂、连续长玻纤、阻燃协效剂、增容剂、热氧老化剂、金属铜钝化剂；其中，pa6为市售中粘度pa6；新型阻燃剂为市售次磷酸盐新型阻燃剂；玻纤强化剂为硅烷(kh550)和钛酸酯(yh270)1:1的复配物；增容剂为日之升公司生产的马来酸酐接pa6；连续长玻纤为巨石公司生产的巨石连续长玻纤；实施例1～5的具体配方组成如表1所示。具体的制备步骤如下：将部分pa6(占pa6总添加质量的60％)与增容剂、热氧老化剂、金属铜钝化剂、玻纤强化剂加入到第一双螺杆挤出机中，经第一双螺杆挤出机混炼塑化后进入浸润模具a部分中；将剩余部分pa6(占pa6总添加质量的40％)与新型阻燃剂、阻燃协效剂加入到第二双螺杆挤出机中，经第二双螺杆挤出机混炼塑化后进入浸润模具b部分中；将连续长玻纤从浸润模具a部分中穿过并被浸润模具a部分内的熔融混合物料浸润和包覆；浸润模具a部分和浸润模具b部分中的物料在机头部分得以混合，得到混合物料；所述混合物料在拉力作用下继续前进，经过水冷、除湿、干燥后进入牵引机和切粒机中，经切粒机切粒后获得颗粒样品。最终切成5-20mm长的长颗粒，然后打样测试。双螺杆挤出机的温度如下表2所示；连续长玻纤浸润模具(第一浸润模具)的温度240-320℃。表1实施例1～7的原料组成表2双螺杆挤出机操作参数设定实施例6一种阻燃连续长玻纤增强pa6材料，可作为排插用阻燃连续长玻纤增强pa6材料，包括如下组分：pa6100份、阻燃剂5份、玻纤强化剂1、连续长玻纤35、阻燃协效剂22、增容剂2、热氧老化剂1.5、金属铜钝化剂1.5；其中，pa6为市售中粘度pa6，其熔融指数为20g/10min；新型阻燃剂为市售次磷酸盐新型阻燃剂；玻纤强化剂为硅烷(kh550)和钛酸酯(yh270)1:1的复配物；增容剂为日之升公司生产的马来酸酐接pa6；抗氧剂为受阻酚类热氧老化剂；金属钝化剂为胺的羰基缩合物；连续长玻纤为巨石公司生产的巨石连续长玻纤。具体的制备步骤如下：将部分pa6(占pa6总添加质量的50％)、增容剂、抗氧剂、金属铜钝化剂、玻纤强化剂按比例加入到第一双螺杆挤出机中，经第一双螺杆挤出机混炼塑化后，再经模具入口进入第二浸润模具部分中；将剩余部分pa6(占pa6总添加质量的50％)与阻燃剂、阻燃协效剂按照比例加入到第二双螺杆挤出机中，经第二双螺杆挤出机混炼塑化后再经模具入口进入第二浸润模具中，同时连续长玻纤从第一浸润模具中穿过并被浸润模具内熔融的混合物浸润和包覆；第一浸润模具和第二浸润模具中的物料在机头部分得以混合，然后获得混合物料；所述获得混合物料在拉力作用下继续前进，经过水冷、除湿、干燥后进入牵引机和切粒机，经切粒机切粒后获得尺寸为20mm的颗粒样品，然后打样测试。双螺杆挤出机的温度如表2所示；第一浸润模具的温度为280℃；第二浸润模具的温度为240℃。实施例7一种阻燃连续长玻纤增强pa6材料，可作为排插用阻燃连续长玻纤增强pa6材料，包括如下组分：pa6100份、阻燃剂20份、玻纤强化剂3、连续长玻纤35、阻燃协效剂18、增容剂10、热氧老化剂2、金属铜钝化剂2；其中，pa6为市售中粘度pa6，其熔融指数为30g/10min；新型阻燃剂为市售次磷酸盐新型阻燃剂；玻纤强化剂为硅烷(kh550)和钛酸酯(yh270)1:1的复配物；增容剂为日之升公司生产的马来酸酐接pa6；抗氧剂为受阻酚类热氧老化剂；金属钝化剂为胺的羰基缩合物；连续长玻纤为巨石公司生产的巨石连续长玻纤。具体的制备步骤如下：将部分pa6(占pa6总添加质量的65％)、增容剂、抗氧剂、金属铜钝化剂、玻纤强化剂按比例加入到第一双螺杆挤出机中，经第一双螺杆挤出机混炼塑化后，再经模具入口进入第二浸润模具部分中；将剩余部分pa6(占pa6总添加质量的35％)与阻燃剂、阻燃协效剂按照比例加入到第二双螺杆挤出机中，经第二双螺杆挤出机混炼塑化后再经模具入口进入第二浸润模具中，同时连续长玻纤从第一浸润模具中穿过并被浸润模具内熔融的混合物浸润和包覆；第一浸润模具和第二浸润模具中的物料在机头部分得以混合，然后获得混合物料；所述获得混合物料在拉力作用下继续前进，经过水冷、除湿、干燥后进入牵引机和切粒机，经切粒机切粒后获得尺寸为3mm的颗粒样品，然后打样测试。双螺杆挤出机的温度如表2所示；第一浸润模具的温度为320℃；第二浸润模具的温度为270℃。实施例8一种阻燃连续长玻纤增强pa6材料，可作为排插用阻燃连续长玻纤增强pa6材料，其制备原料见表1，包括如下组分：pa6100份、阻燃剂15份、玻纤强化剂5、连续长玻纤18、阻燃协效剂15、增容剂6、热氧老化剂1、金属铜钝化剂1；其中，pa6为市售中粘度pa6，其熔融指数为25g/10min；新型阻燃剂为市售次磷酸盐新型阻燃剂；玻纤强化剂为硅烷(kh550)和钛酸酯(yh270)1:1的复配物；增容剂为日之升公司生产的马来酸酐接pa6；抗氧剂为受阻酚类热氧老化剂；金属钝化剂为胺的羰基缩合物；连续长玻纤为巨石公司生产的巨石连续长玻纤。具体的制备步骤如下：将部分pa6(占pa6总添加质量的75％)、增容剂、抗氧剂、金属铜钝化剂、玻纤强化剂按比例加入到第一双螺杆挤出机中，经第一双螺杆挤出机混炼塑化后，再经模具入口进入第二浸润模具部分中；将剩余部分pa6(占pa6总添加质量的25％)与阻燃剂、阻燃协效剂按照比例加入到第二双螺杆挤出机中，经第二双螺杆挤出机混炼塑化后再经模具入口进入第二浸润模具中，同时连续长玻纤从第一浸润模具中穿过并被浸润模具内熔融的混合物浸润和包覆；第一浸润模具和第二浸润模具中的物料在机头部分得以混合，然后获得混合物料；所述获得混合物料在拉力作用下继续前进，经过水冷、除湿、干燥后进入牵引机和切粒机，经切粒机切粒后获得尺寸为30mm颗粒样品，然后打样测试。双螺杆挤出机的温度如表2所示；第一浸润模具的温度为300℃；第二浸润模具的温度为260℃。对比例1～4本对比例提供了一种排插用阻燃连续长玻纤增强pa6材料，具体的原料配方如表3所示；其制备方法与实施例1～5中的制备方法相同。对比例5对比例5的配方如表3所示，其配方与实施例1的配方相同，但是制备方法采用常规双螺杆浸压技术，具体包括：将聚丙烯pa6、增容剂、新型阻燃剂、阻燃协效剂、热氧老化剂、金属铜钝化剂、玻纤强化剂按比例加入到双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机混炼塑化后再经模具口进入浸润模具中同时连续长玻纤从浸润模具中穿过并被模具内部熔融的物料混合物浸润和包覆，然后获得混合物料。最终切成5-20mm长的长颗粒，然后打样测试。双螺杆挤出机的温度如下表4所示。连续长玻纤浸润模具的温度240-320℃。表3对比例1～5的原料组成表4对比例5中双螺杆挤出机操作参数设定测试结果根据实施例1-5和对比例1-5制得的样品，进行性能测试对比，采用iso标准。测试性能对比如下表5和表6所示：表5实施例1～3中制备得到的样品性能测试结果表6对比例1～5中制备得到的样品性能测试结果项目对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5拉伸强度/mpa155152162219148弯曲强度/mpa251249260276168缺口冲击强度/kj/m-2232617187表面电阻/ω10151015101510151015阻燃ul94/1.6mmv0v0v0v0v0热变形温度/度209208197204205对比例1-2与实施例1相比采用了不同配比的玻纤强化剂，有拉伸强度和弯曲强度的数据可以看出，玻纤强化剂硅烷和钛酸酯的复配比例为1:1时，获得的材料机械强度最佳。对比例3与实施例1相比采用了较低熔融指数的中粘度pa6，所获材料的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击、阻燃等性能均较差，这是由于较低熔融指数的中粘度pa6材料的分子链过高，严重影响玻纤及新型阻燃剂在pa6树脂基体中的分散。对比例4与实施例2相比采用了较高熔融指数的均聚pa6，所获材料的缺口冲击相对较差，机械强度也不佳，这是由于低分子量的pa6，分子链段较短，分子间作用力弱，缠结性不强。对比例5与实施例1相比，采用常规技术制备阻燃长玻纤增强pa6材料，会导致阻燃剂在螺杆中分解，进一步导致pa6树脂的降解，所获材料的力学性能和阻燃性能恶化严重。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。当前第1页12