一种透明阻燃的尼龙材料及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，具体涉及一种透明阻燃的尼龙材料及其制备方法。

背景技术：

1、尼龙是最早人工合成的化学纤维，也是四大工程塑料之一，无论从使用领域、用量以及交易额来看都是如今生活即经济不可小觑的一员。常用的尼龙材料有尼龙6、尼龙11、尼龙12、尼龙66、尼龙610、尼龙1212和尼龙1010，一些应用场所不仅要求要有良好的阻燃性，还需要保持一定的透明性。

2、通常来说，这些尼龙材料可以通过共聚或添加阻燃剂等方法来降低结晶度，达到提高透光率的目的；但是合成透光率高的尼龙材料的路线复杂，且合成成本较高；而传统的卤系、磷系、溴系和氢氧化物等系列阻燃剂都为白色粉体，且添加量较大，添加后影响了尼龙材料的透明度，严重地限制了尼龙材料的应用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种透明阻燃的尼龙材料，该尼龙材料通过在尼龙的主链上引入磷杂菲类阻燃剂、磷酸酯类阻燃剂和聚硅氧烷，而引入的阻燃剂中含有c、n、p、si四种阻燃元素，多种阻燃元素可协同阻燃，同时起到凝聚相和气相的阻燃效果，再者所用的阻燃剂中含有大量的芳基、杂芳基和-si-o-si-键等基团或主链，具有极高的阻燃效果。

2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种透明阻燃的尼龙材料，包括以下重量份的原料：尼龙70-80份、磷杂菲类阻燃剂5-10份、磷酸酯类阻燃剂5-10份、有机硅类阻燃剂2-5份、抗氧剂0.2-0.5份、润滑剂0.3-0.7份和增塑剂3-8份。

4、优选地，所述尼龙选用尼龙6、尼龙66或尼龙6和尼龙66的共聚物中的一种或多种。

5、优选地，所述磷杂菲类阻燃剂选用含芳基的dopo类衍生物和/或含杂芳基的dopo类衍生物，所述含芳基的dopo类衍生物的结构式如式(ⅰ)，所述含杂芳基的dopo类衍生物的结构式如式(ⅱ)；其中r1任选自c6～c18的芳基，r2任选自c3～c18的杂芳基；

6、

7、dopo：即9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，是一类含有菲环结构的含磷阻燃剂，结构中含有的p-h键极具活性，可反应生成多种衍生物，dopo及其衍生物由于结构中含有联苯环和菲环结构，具有较高的刚性和热稳定性，同时具有较好的阻燃性；本发明通过添加含芳基或含杂芳基的dopo类衍生物，芳基/杂芳基的引入增加了空间位阻，不仅大幅度地增加了dopo类衍生物的化学稳定性，还增加了磷杂菲类阻燃剂与尼龙的相容性，在较低添加量的情况下，在凝聚相和气相上同时起到阻燃作用。

8、优选地，所述磷酸酯类阻燃剂选用双酚a-双(二苯基磷酸酯)和/或间苯二酚双(二苯基磷酸酯)。磷酸酯类阻燃剂与尼龙的相容性较好，在尼龙主链上引入磷酸酯类阻燃剂，能够在不影响尼龙材料的力学性能的情况下，来有效提高尼龙的阻燃性能；磷杂菲类阻燃剂和磷酸酯类阻燃剂均属于磷系阻燃剂，两种阻燃剂复配使用，两种阻燃剂在尼龙燃烧时可分解生成水气、磷酸、偏磷酸和po·等物质，促进碳层的形成，还可以生成自由基清除剂，捕获空气中的自由基，终止燃烧链式反应。

9、优选地，所述有机硅类阻燃剂选用羟基封端的聚硅氧烷、氨基封端的聚硅氧烷或乙烯基封端的聚硅氧烷中的一种或多种。有机硅类阻燃剂中含有反应基团：羟基、氨基和乙烯基，这些反应基团能够与尼龙反应，增强有机硅类阻燃剂与尼龙的相容性；同时在添加较低磷系阻燃剂的情况下，与磷系阻燃剂发挥协同作用，在尼龙燃烧时，聚硅氧烷的分子结构中含有的-si-o-si-键和-si-c-键形成无机隔热绝缘保护层，阻止了燃烧分解物的外溢；本发明添加的有机硅类阻燃剂既不降低尼龙材料的透明度和机械性能，还能提高尼龙材料的阻燃性。

10、优选地，所述抗氧剂选用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、n,n'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺或四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种或多种。

11、优选地，所述润滑剂选用芥酸酰胺、褐煤酸或硬脂酸钠中的一种或多种。

12、优选地，所述增塑剂选用甲基苯磺胺、乙基苯磺胺或丁基苯磺胺中的一种或多种。

13、本发明的另一目的在于提供一种透明阻燃的尼龙材料的制备方法，该制备方法具有简单、易操作、成本相对低廉等优点，所制得的尼龙材料具有高阻燃效率、透明和环保等优点。

14、本发明的上述目的是通过以下技术手段实现的：

15、一种透明阻燃的尼龙材料的制备方法，包括如下步骤：

16、(1)按照重量份称取原料，并对原料干燥，备用；

17、(2)将干燥后的原料放入高速混合机中混合，备用；

18、(3)将混合后的混合物加入到双螺杆挤出机中，经过挤出、拉条、牵引和造粒，制备得到透明阻燃的尼龙材料。

19、优选地，步骤(1)中，所述干燥温度为90～120℃，干燥时间为10～15h；步骤(2)中，所述混合时间为5～10min；步骤(3)中，所述挤出温度为200～300℃。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

21、1、本发明的尼龙材料通过在尼龙的主链上引入磷杂菲类阻燃剂、磷酸酯类阻燃剂和聚硅氧烷，而引入的阻燃剂中含有c、n、p、si四种阻燃元素，多种阻燃元素可协同阻燃，同时起到凝聚相和气相的阻燃效果，再者所用的阻燃剂中含有大量的芳基、杂芳基和-si-o-si-键等基团或主链，具有极高的阻燃效果；

22、2、本发明的制备方法具有简单、易操作、成本相对低廉等优点，所制得的尼龙材料具有高阻燃效率、透明和环保等优点。

技术特征：

1.一种透明阻燃的尼龙材料，其特征在于：包括以下重量份的原料：尼龙70-80份、磷杂菲类阻燃剂5-10份、磷酸酯类阻燃剂5-10份、有机硅类阻燃剂2-5份、抗氧剂0.2-0.5份、润滑剂0.3-0.7份和增塑剂3-8份。

2.根据权利要求1所述的一种透明阻燃的尼龙材料，其特征在于：所述尼龙选用尼龙6、尼龙66或尼龙6和尼龙66的共聚物中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种透明阻燃的尼龙材料，其特征在于：所述磷杂菲类阻燃剂选用含芳基的dopo类衍生物和/或含杂芳基的dopo类衍生物，所述含芳基的dopo类衍生物的结构式如式(ⅰ)，所述含杂芳基的dopo类衍生物的结构式如式(ⅱ)；其中r1任选自c6～c18的芳基，r2任选自c3～c18的杂芳基；

4.根据权利要求1所述的一种透明阻燃的尼龙材料，其特征在于：所述磷酸酯类阻燃剂选用双酚a-双(二苯基磷酸酯)和/或间苯二酚双(二苯基磷酸酯)。

5.根据权利要求1所述的一种透明阻燃的尼龙材料，其特征在于：所述有机硅类阻燃剂选用羟基封端的聚硅氧烷、氨基封端的聚硅氧烷或乙烯基封端的聚硅氧烷中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种透明阻燃的尼龙材料，其特征在于：所述抗氧剂选用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、n,n'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺或四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种透明阻燃的尼龙材料，其特征在于：所述润滑剂选用芥酸酰胺、褐煤酸或硬脂酸钠中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种透明阻燃的尼龙材料，其特征在于：所述增塑剂选用甲基苯磺胺、乙基苯磺胺或丁基苯磺胺中的一种或多种。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的透明阻燃的尼龙材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种透明阻燃的尼龙材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述干燥温度为90～120℃，干燥时间为10～15h；步骤(2)中，所述混合时间为5～10min；步骤(3)中，所述挤出温度为200～300℃。

技术总结
本发明公开了一种透明阻燃的尼龙材料及其制备方法，所述尼龙材料包括以下重量份的原料：尼龙70‑80份、磷杂菲类阻燃剂5‑10份、有机硅类阻燃剂2‑5份、磷酸酯类阻燃剂5‑10份、抗氧剂0.2‑0.5份、润滑剂0.3‑0.7份和增塑剂3‑8份。本发明通过在尼龙的主链上引入磷杂菲类阻燃剂、磷酸酯类阻燃剂和聚硅氧烷，而引入的阻燃剂中含有C、N、P、Si四种阻燃元素，多种阻燃元素可协同阻燃，同时起到凝聚相和气相的阻燃效果，再者所用的阻燃剂中含有大量的芳基、杂芳基和‑Si‑O‑Si‑键等基团或主链，具有极高的阻燃效果。

技术研发人员：涂伟,李崀,冯圣榕
受保护的技术使用者：东莞市众一新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17