一种无卤阻燃尼龙复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种无卤阻燃尼龙复合材料及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 尼龙树脂，即聚酰胺，具有优良的力学强度、耐磨性、自润滑性、耐腐蚀性和较好的 加工成型性能，目前己成为五大通用工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广、综合性能 优良的基础树脂。
[0003] 随着电子电气工业及其他特殊行业的迅速发展，未经改性的尼龙其阻燃性能较 差，其垂直燃烧只能达到UL94V-2级，氧指数为24左右，并且在燃烧过程中产生滴落，属于 易燃材料。在使用过程中极易引发火灾，尤其是在电子产品领域，因尼龙而引发的火灾不计 其数，造成损失较大。
[0004] 目前尼龙66中使用的阻燃剂种类较多，其中包括：溴系阻燃剂如十溴联苯醚、十 溴联苯乙烷等；磷系阻燃剂如红磷；氮系阻燃剂如三聚氰胺、氰脲酸盐(MCA)，固体阻燃剂 如三氧化二锑、硼酸锌、二氧化硅等。无卤阻燃体系应用较广的是红磷和三聚氰胺盐类，但 红磷本身带色，只能用于黑色制品，且一般只用于尼龙6中，应用范围较窄。此外则是三聚 氰胺盐类，主要是三聚氰胺脲酸盐和磷酸盐，但其阻燃效果不佳，而且形成的阻燃效果极不 稳定，一般添加量大且不能达到较高的阻燃等级，也只能适用于阻燃要求不高的场合。
[0005] 专利号为ZL201110117041.5的中国发明专利公开了一种阻燃型尼龙树脂组合 物，采用的阻燃剂选自十溴二苯乙烷、三-(三溴苯氧基)_三嗪、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树 脂和三聚氰胺尿酸盐中的至少一种；阻燃协效剂选自锑的氧化物、锑酸盐和第V族金属元 素化合物中的至少一种。
[0006] 专利号为ZL201110117041.5的中国发明专利公开了一种阻燃型尼龙树脂组合 物，通过加入阻燃剂改性，使得整个树脂组合物的阻燃性能优异；同时，配方中各组分的相 容性较好，润滑剂与抗氧剂的协同作用，可以提高尼龙树脂的加工流动性能，提高阻燃剂在 组合物中的分散性能，所制得的阻燃型尼龙树脂组合物户外耐候性能好，冲击强度、抗弯强 度和拉伸强度高、阻燃度好、流动性高。但从其配方中不难看出，其阻燃采用的是含卤阻燃 剂，同时为了提升含卤阻燃剂的阻燃效果还配合了锑的氧化物、锑酸盐或第V族金属元素 化合物来作为阻燃协效剂。含卤阻燃剂指含有Cl、Br、F等元素的阻燃剂，含卤阻燃剂是目 前塑料橡胶材料中阻燃应用最多的阻燃剂产品，主要是其为有机阻燃剂，化学性质呈惰性， 与塑料的相容性比较好，阻燃效果好、使用成本低，诸多特征都是其它阻燃剂所不能替代 的，但含卤阻燃材料会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成二次危害。在一些 发达国家现已完全禁用，显然现有技术有进一步改进的必要。
【发明内容】
[0007] 为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种无卤阻燃尼 龙复合材料，该尼龙复合材料采用特殊成核技术，结晶速度快，在高温条件下性能稳定，不 易老化，综合性能较好，具有较高的刚性，制品外观非常光亮，而且阻燃级别达到UL94 VO 级，防火性好，具有低析出、防滴落，高电气性能及耐热性优良，CTI值高，电气性能好，冲击 强度高，对环境好，环保。
[0008] 本发明的另一目的在于提供一种无卤阻燃尼龙复合材料的制备方法，该制备方法 工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，可大规模工业化生产。
[0009] 本发明的目的通过下述技术方案实现：一种无卤阻燃尼龙复合材料，所述尼龙复 合材料包括如下重量份的原料： PA66树脂 70-90份 PA6树脂 5-15份 无卤阻燃剂 5-15份 稳定剂 0. 1-0. 5份 成核剂 0. 1-0. 5份。
[0010] 本发明的尼龙复合材料采用特殊成核技术，结晶速度快，在高温条件下性能稳定， 不易老化，综合性能较好，具有较高的刚性，制品外观非常光亮，而且阻燃级别达到UL94 VO 级，防火性好，具有低析出、防滴落，高电气性能及耐热性优良，CTI值高，电气性能好，冲击 强度高，对环境好，环保。
[0011] 优选的，所述PA66树脂为密度在1. 10-1. 14g/cm3、熔点在250-254Γ、平均分子量 在10, 000-100, 000的聚己二酸己二胺。
[0012] 本发明通过采用密度在1. 10-1. 14g/cm3、熔点在250-254 °C、平均分子量在 10, 000-100, 000的聚己二酸己二胺，使得尼龙复合材料具有优良的抗张强度、耐韧、耐冲击 性和耐磨性佳。
[0013] 优选的，所述PA6树脂为密度在I. 14-1. 18g/cm3、熔点在215-225Γ、平均分子量 在10, 000-100, 000的聚己内酰胺。
[0014] 本发明通过采用密度在I. 14-1. 18g/cm3、熔点在215-225 °C、平均分子量在 10, 000-100, 000的聚己内酰胺作为PA6树脂，使得尼龙复合材料具有优良的热塑性、韧性 和耐久性好。
[0015] 优选的，所述无卤阻燃剂为熔点在348-352Γ、密度在I. 5-1. 7g/cm3的氰尿酸三聚 氰胺。
[0016] 本发明通过采用熔点在348-352Γ、密度在I. 5-1. 7g/cm3的氰尿酸三聚氰胺作为 无卤阻燃剂，使得尼龙复合材料的阻燃级别达到UL94 VO级，防火性好，具有低析出、防滴 落，高电气性能及耐热性优良 优选的，所述稳定剂为熔点在270-274Γ的N，N' -双（2,2,6,6_四甲基-4-哌啶 基）-1，3-苯二甲酰胺。
[0017] 本发明通过采用熔点在270-274 °C的Ν，Ν' -双（2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶 基）-1，3-苯二甲酰胺作为稳定剂，通过"分子识别"和交链酰胺化与尼龙相容，改善了尼 龙复合材料的熔体稳定性，从而改善尼龙复合材料的加工性、降低纤维断丝率、提高产品质 量；对尼龙复合材料的光、热、氧化等具有长效稳定作用；可以改善填料和颜料在尼龙复合 材料中的分散性。
[0018] 优选的，所述成核剂是由无机成核剂和有机成核剂以重量比0. 8-1. 2:1组成的混 合物，成核剂的粒径为〇. 1-1 μ m。
[0019] 本发明通过采用无机成核剂和有机成核剂复配使用，并控制其重量比为 0. 8-1. 2:1，结晶速度快，使得尼龙复合材料在高温条件下性能稳定，不易老化，综合性能较 好，具有较高的刚性，制品外观非常光亮。
[0020] 优选的，所述无机成核剂包括超细滑石粉、蒙脱土和碳酸钙中的至少一种。更为优 选的，所述无机成核剂是由超细滑石粉、蒙脱土和碳酸钙以重量比1:1. 5-2. 5:2-4组成的 混合物。
[0021] 本发明通过采用超细滑石粉、蒙脱土和碳酸钙作为无机成核剂复配使用，并控制 其重量比为1:1. 5-2. 5:2-4,结晶速度快，使得尼龙复合材料在高温条件下性能稳定，不易 老化，综合性能较好。
[0022] 所述有机成核剂包括苯甲酸钠、山梨醇二苄酯和长链线性饱和羧酸钠盐中的至少 一种。更为优选的，所述有机成核剂是由苯甲酸钠、山梨醇二苄酯和长链线性饱和羧酸钠盐 以重量比0. 8-1. 2:1:1. 4-2. 2组成的混合物。
[0023] 本发明通过采用苯甲酸钠、山梨醇二苄酯和长链线性饱和羧酸钠盐作为有机成核 剂复配使用，并控制其重量比为〇. 8-1. 2:1:1. 4-2. 2,结晶速度快，使得尼龙复合材料在高 温条件下性能稳定，不易老化，综合性能较好，具有较高的刚性，制品外观非常光亮 优选的，所述尼龙复合材料还包括润滑剂〇. 5-1. 5份，所述润滑剂包括改性乙烯基双 硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯和氧化聚乙烯蜡中的至少一种。更为优选的，所述润滑剂是由 改性乙烯基双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯和氧化聚乙烯蜡以重量比0. 8-1. 2:1. 6-2. 4:1 组成的混合物。
[0024] 本发明通过采用改性乙烯基双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯和氧化聚乙烯蜡作为 润滑剂复配使用，并控制其重量比为〇. 8-1. 2:1. 6-2. 4:1，氧化聚乙烯蜡是外润滑剂，能降 低尼龙树脂熔体与模具、机筒的摩擦；改性乙烯基双硬脂酰胺和季戊四醇硬脂酸酯是内润 滑剂，能降低尼龙树脂熔体的分子间摩擦；三种润滑剂混合使用可以改善尼龙复合材料在 加工过程中的流动性和制品的脱模性。
[0025] 优选的，所述季戊四醇硬脂酸酯是由羟值在55-65mgK0H/g、熔点在50-60°C的季 戊四醇三硬脂酸酯和羟值在25-35mgK0H/g、熔点在55-65°C的季戊四醇四硬脂酸酯以重量 比2-3:1组成的混合物。
[0026] 本发明通过采用羟值在55-65mgK0H/g、熔点在50-60°C的季戊四醇三硬脂酸酯和 羟值在25-35mgK0H/g、熔点在55-65°C的季戊四醇四硬脂酸酯作为季戊四醇硬脂酸酯复配 使用，并控制其重量比为2-3:1，具有良好的热稳定性和低挥发性，良好的脱模和流动性能， 能显著改善尼龙复合材料在高温时的加工性能，提高制品的透明度及表面光洁度。
[0027] 所述尼龙复合材料还包括改性POE树脂3-7份、抗静电剂1-5份、抗氧剂0. 5-1. 5 份、强度改性剂1-5份、增韧改性剂1-5份、抗冲改性剂1-5份。
[0028] 所述改性POE树脂为聚丙烯和POE树脂共混改性得到的聚丙烯/乙烯-辛烯共聚 物；所述乙烯-辛烯共聚物为辛烯单体含量在20%-30%的乙烯-辛烯共聚物。
[0029] 本发明通过采用聚丙烯和POE树脂共混改性得到的聚丙烯/乙烯-辛烯共聚物作