一种PA66材料及其制备方法、电气设备与流程

一种pa66材料及其制备方法、电气设备
技术领域
1.本技术涉及高分子材料制备技术领域，尤其涉及一种pa66材料及其制备方法、电气设备。


背景技术：

2.随着电子电气工业的迅速发展，对高电绝缘阻燃增强工程塑料的需求日益增长，如低压真空接触器、断路器、低压开关、薄壁电子电气元件等都需要用具有很好综合力学性能、阻燃性能及电绝缘性能的工程塑料制造。
3.目前，pa66材料是工程塑料的主要材料之一，但在保证优异的阻燃性的情况下，现有pa66材料的绝缘性和力学性能显著下降，无法满足电子电气领域应用的使用要求。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种pa66材料及其制备方法、电气设备，以解决现有pa66材料无法兼具有优异的绝缘阻燃性和力学性能的技术问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种pa66材料，以质量份数计，所述pa66材料包括以下组分：
6.尼龙66树脂80～95份；有机改性蒙脱土5～15份；碳酸钙0.5～5份；助剂。
7.进一步地，所述有机改性蒙脱土包括含酯基的季铵盐改性蒙脱土。
8.进一步地，所述碳酸钙为纳米碳酸钙。
9.进一步地，所述纳米碳酸钙的粒径为1nm～10nm。
10.进一步地，以质量份数计，所述助剂包括：增容剂0.5～5份；润滑剂0.5～5份。
11.进一步地，所述增容剂包括pp-g-mah和epdm-g-mah中的至少一种。
12.进一步地，所述润滑剂包括硬脂酸盐。
13.第二方面，本技术实施例提供了一种第一方面所述的pa66材料的制备方法，所述制备方法包括：
14.将各组分原料进行混合，得到预混料；
15.将所述预混料进行熔融共挤，后冷却，得到pa66材料。
16.第三方面，本技术实施例提供了一种电气设备，所述电气设备至少含有部分的绝缘部件，所述绝缘部件由第一方面所述的pa66材料制得。
17.进一步地，所述电气设备包括真空接触器、断路器和低压开关中的至少一种。
18.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
19.本技术实施例提供了一种pa66材料，该pa66材料包括以尼龙66树脂作为基体原料和有机改性蒙脱土与碳酸钙复配组成无卤阻燃体系，通过有机改性蒙脱土与碳酸钙组成复配阻燃体系形成多层结构的硅酸盐材料，该多层结构的硅酸盐材料具有良好的阻隔作用，使聚合物内部的可燃性气体逸出减少，同时能有效降低pa66材料燃烧时的热释放速率，起到一定的隔热作用。另外，通过有机改性蒙脱土与碳酸钙的复配，有效降低了阻燃剂的使用
比例，大大提升了无卤阻燃pa66材料的阻燃性。同时，有机改性蒙脱土不仅能够提高pa66材料的阻燃性能和电绝缘性能，还能够改善pa66材料的力学性能，从而得到兼具有优异的绝缘阻燃性和力学性能的pa66材料。
附图说明
20.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本技术实施例提供的一种pa66材料的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
23.下面将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
24.在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
25.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
26.随着电子电气工业的迅速发展，对高电绝缘阻燃增强工程塑料的需求日益增长，如低压真空接触器、断路器、低压开关、薄壁电子电气元件等都需要用具有很好综合力学性能、阻燃性能及电绝缘性能的工程塑料制造。
27.目前，pa66材料是工程塑料的主要材料之一，但在保证优异的阻燃性的情况下，现有pa66材料的绝缘性和力学性能显著下降，无法满足电子电气领域应用的使用要求。
28.本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
29.第一方面，本技术实施例提供了一种pa66材料，以质量份数计，所述pa66材料包括以下组分：
30.尼龙66树脂80～95份；有机改性蒙脱土5～15份；碳酸钙0.5～5份；助剂。
31.本技术实施例提供了一种pa66材料，该pa66材料包括以尼龙66树脂作为基体原料和有机改性蒙脱土与碳酸钙复配组成无卤阻燃体系，通过有机改性蒙脱土与碳酸钙组成复配阻燃体系形成多层结构的硅酸盐材料，该多层结构的硅酸盐材料具有良好的阻隔作用，使聚合物内部的可燃性气体逸出减少，同时能有效降低pa66材料燃烧时的热释放速率，起到一定的隔热作用。另外，通过有机改性蒙脱土与碳酸钙的复配，有效降低了阻燃剂的使用比例，大大提升了无卤阻燃pa66材料的阻燃性。同时，有机改性蒙脱土不仅能够提高pa66材料的阻燃性能和电绝缘性能，还能够改善pa66材料的力学性能，从而得到兼具有优异的绝缘阻燃性和力学性能的pa66材料。
32.本技术中，控制尼龙66树脂、有机改性蒙脱土和碳酸钙的质量比为(80～95):(5～
15):
33.(0.5～5)的作用是使得复合材料具有最佳的力学性能和阻燃性能；若有机改性蒙脱土加入量过低的不利影响是阻燃效果不佳；有机改性蒙脱土加入量过高的不利影响是成本过高。
34.本技术中，尼龙66树脂是指聚己二酰己二胺，俗称尼龙-66，一般是由己二酸和己二胺缩聚制的，其分子主链的重复结构单元中，含有酰胺基(-conh-)的一类热塑树脂。
35.本技术中，有机改性蒙脱土是指采用有机改性试剂对蒙脱土(mmt)所形成的改性蒙脱土。常用的有机改性试剂包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂等。举例来说，有机改性试剂具体包括如十六烷基三甲基溴化铵、1,2-亚乙基-双(十六烷基二甲基溴化铵)、甲基十六烷基双[2-(双甲基十六烷基胺)乙基]三溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、三己基十四烷基氯化鏻、二(氢化牛脂)二甲基氯化铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、乙氧基化牛油胺、二(烷基酯)二甲基氯化铵、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、棕榈基磺基甜菜碱、乙烯基苄基二甲基十八烷基铵等等。
[0036]
所述阳离子表面活性剂是改性mmt最常用且使用最多的一类有机改性剂，其改性机理为：阳离子表面活性剂通过与mmt层间的阳离子进行离子交换，使得阳离子表面活性剂能够顺利进入mmt层间，使mmt由疏油性变成亲油性，且增大了mmt的层间距，有利于聚合物链进一步的插层。举例来说，有机季铵盐是mmt有机改性中最常用的阳离子表面活性剂。由于有机季铵盐本身体积较大，进入mmt层间后，可以有效增大层间距，使层间距增大，从而有利于进一步的插层反应。常用的有机季铵盐存在热稳定性差的缺点，但在制备ommt/mmt纳米复合材料时，通常需要升高温度，如果加工温度接近表面活性剂的分解温度，则会发生分解，从而破坏填料与聚合物之间的界面。相比于季铵盐，季鏻盐改性的mmt表现出更加优异的热稳定性。
[0037]
本技术中，pa66材料可根据使用过程中的实际需要以及性能指标进行适应性地加入助剂。例如说，可加入一些相容剂，提高原料整体混合体系的相容性；也可加入一些抗氧化剂，提高聚丙烯复合材料的抗氧化性等；也可加入一些润滑剂等等。
[0038]
作为本技术实施例的一种实施方式，所述有机改性蒙脱土包括含酯基的季铵盐改性蒙脱土。
[0039]
本技术中，在一些具体实施例中，含酯基的季铵盐改性蒙脱土可采用现有技术报道的工艺方法制备；比如，可采用如现有技术(中国专利cn201410789726.8-一种含酯基季铵盐改性蒙脱土及其制备方法，cn104530774a)中公开的技术内容进行制备，制备过程如下：向去离子水中加入蒙脱土粉末，充分搅拌得到浓度为30-60g/l的分散液，加入含酯基季铵盐表面活性剂，升温至70-85℃，充分搅拌并冷凝回流反应2-4h，得到均匀的悬浮液；将悬浮液超声分散均匀，然后离心分离去除上层清液，得到沉淀物，将得到的沉淀物洗涤、干燥、研磨得到季铵盐改性蒙脱土。
[0040]
作为本技术实施例的一种实施方式，所述碳酸钙为纳米碳酸钙。
[0041]
作为本技术实施例的一种实施方式，所述纳米碳酸钙的粒径为1nm～10nm。
[0042]
本技术中，控制纳米碳酸钙的粒径为1nm～10nm的作用是保证最佳的阻燃效用....；粒径过小的不利影响是成本过高；粒径过大的不利影响是与基材的相容性不佳，影
响材料的力学性能和阻燃性能。在一些具体实施例中，所述纳米碳酸钙的粒径为可为1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm等。
[0043]
作为本技术实施例的一种实施方式，以质量份数计，所述助剂包括：增容剂0.5～5份；润滑剂0.5～5份。
[0044]
本技术中，增容剂是指借助于分子间的键合力，促使不相容或相容性较差的两种物质结合在一体，进而得到稳定的共混物的助剂，这里是指高分子增容剂。增容剂可以是与a b两种高分子化学组成相同的嵌段或接枝共聚物，也可以是与a.b的化学组成不同但能分别与之相容的嵌段或接枝共聚物。具体如pe-g-st、pp-g-st、abs-g-mah、pe_g-mah、pp-g-mah等。
[0045]
本技术中，可加入润滑剂作为助剂，用以降低体系摩擦阻力和表面粗糙度等。
[0046]
作为本技术实施例的一种实施方式，所述增容剂包括pp-g-mah和epdm-g-mah中的至少一种。
[0047]
作为本技术实施例的一种实施方式，所述润滑剂包括硬脂酸盐。
[0048]
本技术中，在一些具体实施例中，所述硬脂酸盐可选自如硬脂酸钠、硬脂酸钙等。
[0049]
第二方面，本技术实施例提供了一种第一方面所述的pa66材料的制备方法，所述制备方法包括：
[0050]
将各组分原料进行混合，得到预混料；
[0051]
将所述预混料进行熔融共挤，后冷却，得到pa66材料。
[0052]
本技术实施例提供的聚丙烯复合材料的制备方法，无需特定的工艺路线或特定的设备，操作简单。
[0053]
本技术中，所述熔融共挤可采用常规的熔融共挤设备进行，比如采用双螺杆挤出机等。
[0054]
第三方面，本技术实施例提供了一种电气设备，所述电气设备至少含有部分的绝缘部件，所述绝缘部件由第一方面所述的pa66材料制得。
[0055]
本技术实施例提供的电气设备，由于所述电气设备至少含有部分的绝缘部件，且所述绝缘部件由第一方面所述的pa66材料制得，在保证优异的阻燃性的情况下，仍然具有优异的绝缘性和力学性能，满足电子电气领域应用的使用要求。
[0056]
作为本技术实施例的一种实施方式，所述电气设备包括真空接触器、断路器和低压开关中的至少一种。
[0057]
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
[0058]
实施例1-3和对比例1-3提供了一种pa66材料，各例提供的pa66材料的配方组成如表1所示；其中，有机改性蒙脱土采用现有技术(中国专利cn201410789726.8-一种含酯基季铵盐改性蒙脱土及其制备方法，cn104530774a)中具体公开的实施例1所述内容进行制备；纳米碳酸钙的粒径为1～10nm；增容剂为pp-g-mah；润滑剂为硬脂酸钙。
[0059]
表1
[0060][0061][0062]
上述各例提供的pa66材料的制备方法，如图1所示，包括：
[0063]
将各组分原料进行混合，得到预混料；
[0064]
将所述预混料进行熔融共挤，后冷却，得到pa66材料；其中，熔融共挤采用双螺杆挤出机。
[0065]
测试例
[0066]
本例对实施例1-3和对比例1-3提供的pa66材料进行性能测试，测试结果如表2所示。
[0067]
测试方法包括：
[0068]
拉伸强度：按照iso 527-2:2012的标准进行测试。
[0069]
弯曲强度：按照iso 178:2019的标准进行测试。
[0070]
缺口冲击强度：根据iso 179的标准进行测试。
[0071]
阻燃性：按照ul94的标准进行测试。
[0072]
表2
[0073]
性能参数实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3拉伸强度/mpa149.6147.1145.3140.9142.6138.2弯曲强度/mpa197.8199.5193.1192.5195.4189.2缺口冲击强度/mpa14.114.515.713.113.613.0阻燃性(ul94,3.2mm)v0v0v0v2v1v1
[0074]
从表2的性能对比测试可以看出，只添加纳米碳酸钙对pa66材料的阻燃性提高并不显著，当复配有机改性蒙脱土与纳米碳酸钙时，两者之间出现显著的协效阻燃作用。这是因为经过有机改性的的mmt，不仅提高了其在树脂基体中的分散性，而且硅酸盐的片层间距增大，在进行熔融挤出时，熔融状态的高分子链更容易进入片层之间。硅酸盐片层覆盖在材料表面，起到隔热作用，并促进pa66的成炭；另外，高温下碳酸钙分解生成氧化钙和水蒸气，氧化钙覆盖在材料表面也能起到阻隔的作用，水蒸气不仅能稀释可燃蒸气浓度，还可发挥其在凝聚相的阻燃作用。与对比例1～3相比，本发明实施例1～3制备的有机蒙脱土改性pa66阻燃材料，加入了季铵盐改性蒙脱土及纳米碳酸钙复配阻燃剂，通过平衡各组成的比例，使材料获得强度、阻燃等综合性能优异的无卤阻燃pa66材料。
[0075]
应该理解，在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端
点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0076]
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。另外，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
[0077]
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。