一种低吸水率高性能阻燃高温尼龙复合物及其制备方法与流程

本发明涉及高分子复合材料，尤其涉及ipc c08l77，进一步的，涉及一种低吸水率高性能阻燃高温尼龙复合物。

背景技术：

1、尼龙由于其具有高机械强度、高熔点、耐磨、耐油、耐热等优点，已经广泛应用于汽车、电子电气、机械等领域。但由于尼龙的吸水性较大，造成产品尺寸稳定性差和机械强度降低。

2、中国专利cn 201480030967公开了一种阻燃高温尼龙复合物，使用非卤化成分的阻燃高温尼龙复合物。聚苯醚，或可选地聚苯醚与双马来酰亚胺的组合充当与聚磷酸酯的增效剂，以在约3.18毫米，优选地约1.59毫米的厚度下在ul94测试中取得v0评级。中国专利cn201510557447公开了一种导热高温尼龙复合材料及其制备方法，导热高温尼龙复合材料按质量百分比，由以下组分组成：ppa树脂：19～47％；无卤阻燃剂：20～30％；液体防火油：0～5％；导热填料：30～40％；偶联剂：1～2％；抗氧剂：1～2％；润滑剂：1～2％。本发明的尼龙复合材料导热效果好、阻燃等级高，能够满足欧盟标准阻燃材料无卤化的要求。但上述技术方案所解决的技术问题均是其耐高温和阻燃性能，而对于吸水性能并未进行研究；而且其力学性能也有待提高；上述技术方案并不能同时满足尼龙复合物具有较低的吸水率、高力学性能、高缺口冲击强度以及阻燃性能。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种低吸水率高性能阻燃高温尼龙复合物，按重量份计，原料包括：40～60份聚对苯二甲酰胺树脂、15～40份玻璃纤维、10～20份阻燃剂、0.4～1.6份抗氧剂、0.2～0.5份润滑剂。

2、在一些优选的实施方式中，所述聚对苯二甲酰胺树脂选自pa6t树脂、pa9t树脂、pa10t树脂、pa11t树脂、pa12t树脂、pa13t树脂中的一种或多种组合。

3、优选的，所述聚对苯二甲酰胺树脂为pa6t树脂与pa9t树脂的组合或pa6t树脂与pa10t树脂的组合。

4、优选的，所述pa6t树脂与pa9t树脂的重量比为(0.5～2)：(0.5～2)。

5、优选的，所述pa6t树脂与pa10t树脂的重量比为(0.5～2)：(0.5～2)。

6、在一些优选的实施方式中，所述pa9t树脂的熔体流动速率为10～20g/10min(320℃、2.16kg)。

7、在一些优选的实施方式中，所述pa10t树脂的熔体流动速率为10～20g/10min(330℃、1.2kg)。

8、本发明中，当聚对苯二甲酰胺树脂为pa6t树脂与pa9t树脂的组合或pa10t树脂的组合时，并且控制pa6t树脂与pa9t树脂的重量比为(0.5～2)：(0.5～2)；pa6t树脂与pa10t树脂的重量比为(0.5～2)：(0.5～2)，综合pa6t的高强度、耐热性好以及pa9t和pa10t吸水率低的优势，制备得到的尼龙复合物具有良好的力学性能和较低的吸水率以及较高的吸水后耐回流焊接温度，可以有效避免纯pa6t树脂材料因吸水率太高导致其在过回流焊过程中出现起泡现象。本发明人猜测：当pa6t树脂与pa9t树脂或pa10t树脂共混时，pa9t树脂、pa10t树脂具有较低吸水率，可分散于pa6t树脂中，尼龙复合物中的酰胺基团比例较小，降低了酰胺基团与水形成氢键的几率，因此可以减少尼龙复合物对水分子的吸收和渗透，起到结构屏蔽作用；因高吸水率的尼龙复合物在成型过程中制品的尺寸稳定性较低，并且吸水后会使制品的机械性能下降，且吸水会导致制品在过回流焊过程中起泡变色等不良影响；而本发明的聚对苯二甲酰胺树脂为pa6t树脂与pa9t树脂的组合或pa6t树脂与pa10t树脂的组合，可以提高尼龙复合物在成型过程中制品的尺寸稳定性和力学性能，有效避免纯pa6t树脂材料因吸水率太高导致其在回流焊过程中出现起泡现象；本发明人进一步发现，当pa9t树脂的熔体流动速率为10～20g/10min(320℃、2.16kg)；pa10t树脂的熔体流动速率为10～20g/10min(330℃、1.2kg)时，可以进一步提高尼龙复合物的力学性能；本发明人猜测：pa9t树脂、pa10t树脂的熔体流动速率较低时，导致在双螺杆挤出过程中，螺杆对树脂和玻璃纤维的剪切作用较大，降低增强效果；随着pa9t树脂、pa10t树脂的熔体流动速率增加，由于螺杆对树脂和玻璃纤维的剪切作用较小，进而提高增强效果，提高尼龙复合物的力学性能；但当pa9t树脂、pa10t树脂的熔体流动速率较高时，由于pa9t树脂、pa10t树脂本身所提供的强度较低，因此会导致尼龙复合物的力学性能在一定程度上下降。而当控制本发明体系中pa9t树脂的熔体流动速率为10～20g/10min(320℃、2.16kg)；pa10t树脂的熔体流动速率为10～20g/10min(330℃、1.2kg)时，既可以保证聚对苯二甲酰胺树脂本身所提供的强度，又可以提高玻璃纤维对聚对苯二甲酰胺树脂的增强效果，进而提高尼龙复合物的力学性能。

9、在一些优选的实施方式中，所述玻璃纤维选自短切玻璃纤维或长玻璃纤维。

10、优选的，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维。

11、优选的，所述短切玻璃纤维的短切长度为1～10mm。

12、进一步优选的，所述短切玻璃纤维的短切长度为2～4mm。

13、进一步优选的，所述短切玻璃纤维表面涂覆硅烷基浸润剂。

14、本发明人发现，当玻璃纤维为短切玻璃纤维，尤其是短切玻璃纤维的短切长度为2～4mm，表面涂覆硅烷基浸润剂时，制备得到的尼龙复合物具有良好的力学性能、较低吸水率和较高的热变形温度。本发明人猜测：玻璃纤维可以在聚对苯二甲酰胺树脂基体中形成骨架，当受到外力作用时，力的作用沿着纤维取向的方向传递，从基体传到玻璃纤维，增强尼龙复合物承受外力作用的能力，提髙其力学性能；短切长度为2～4mm，表面涂覆硅烷基浸润剂的短切玻璃纤维在聚对苯二甲酰胺树脂基体中能够分散的更加均匀，与聚对苯二甲酰胺树脂之间能够形成更加充分的结合力，而且表面涂覆硅烷基浸润剂的短切玻璃纤维表面所形成的共价键分子层，可以阻止水分入侵，进而提高尼龙复合物的力学性能、降低吸水率；另外，短切玻璃纤维的熔点较高，在聚对苯二甲酰胺树脂热变形温度下，短切玻璃纤维仍能保持原来的形态，阻碍聚对苯二甲酰胺树脂分子链的运动，进而提高尼龙复合物的热变形温度。

15、在一些优选的实施方式中，所述阻燃剂选自二乙基次磷酸铝、氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸三甲苯酯中的一种或多种组合。

16、在一些优选的实施方式中，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和seed抗氧剂。

17、优选的，所述受阻酚类抗氧剂和seed抗氧剂的质量比为(1～4)：(1～4)。

18、在一些优选的实施方式中，所述润滑剂选自改性高分子量有机硅、乙烯丙烯酸共聚物、季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。

19、本发明第二方面提供了一种低吸水率高性能阻燃高温尼龙复合物的制备方法，包括以下步骤：按重量份，将聚对苯二甲酰胺树脂、玻璃纤维、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂通过双螺杆挤出机进行熔融混合，挤出造粒即得。

20、优选的，所述双螺杆挤出机的长径比为44～52:1。

21、优选的，所述玻璃纤维从双螺杆挤出机的第5节机筒用侧喂料机加入，阻燃剂从双螺杆挤出机的第8节机筒用侧喂料机加入。

22、优选的，所述双螺杆挤出机温度：一段温度为240～260℃、二段温度为290～310℃、三段温度为310～320℃、四段温度为310～320℃、五段温度为300～320℃、六段温度为290～310℃、七段温度为270～290℃、八段温度为250～270℃、九段温度为220～240℃、十段温度为190～210℃；模头温度为300～320℃。

23、优选的，所述双螺杆主机转速为400～600r/min。

24、有益效果：

25、1、本发明当pa6t树脂与pa9t树脂的重量比为(1～1.5)：(1～1.5)；pa6t树脂与pa10t树脂的重量比为(1～1.5)：(1～1.5)，综合pa6t的高强度、耐热性好以及pa9t和pa10t吸水率低的优势，制备得到的尼龙复合物具有良好的力学性能和较低的吸水率和较高的吸水后耐回流焊接温度，可以有效避免纯pa6t树脂材料因吸水率太高导致其在回流焊过程中出现起泡现象。

26、2、本发明中当pa9t树脂的熔体流动速率为10～20g/10min(320℃、2.16kg)；pa10t树脂的熔体流动速率为10～20g/10min(330℃、1.2kg)时，pa9t树脂和pa10t树脂本身强度较高，又不会导致螺杆对树脂和玻璃纤维的剪切作用过大，具有良好的增强效果，进而提高尼龙复合物的力学性能。

27、3、本发明中当短切玻璃纤维的短切长度为2～4mm时，在聚对苯二甲酰胺树脂基体中能够分散的更加均匀，与聚对苯二甲酰胺树脂之间能够形成更加充分的结合力，进而提高尼龙复合物的力学性能、降低吸水率；另外，短切玻璃纤维的熔点较高，在聚对苯二甲酰胺树脂热变形温度下，短切玻璃纤维仍能保持原来的形态，阻碍聚对苯二甲酰胺树脂分子链的运动，进而提高尼龙复合物的热变形温度。

28、4、本发明选择表面涂覆硅烷基浸润剂的短切玻璃纤维，一方面可以增强玻璃纤维和聚对苯二甲酰胺树脂基体之间的界面粘合力；另一方面其表面所形成的共价键分子层，可以阻止水分入侵，进一步提高尼龙复合物的力学性能和降低吸水率。

29、5、本发明控制双螺杆主机转速为400～600r/min，可以使短切玻璃纤维的保留长度较长，提高短切玻璃纤维分布的有序度，避免短切玻璃纤维在聚对苯二甲酰胺树脂基体中出现聚集，影响尼龙复合物的力学性能。