专利名称：一种无卤无磷环保阻燃的聚酰胺树脂及其制备方法
专利说明一种无卤无磷环保阻燃的聚酰胺树脂及其制备方法 本发明涉及聚酰胺树脂材料，尤其涉及一种无卤无磷环保阻燃的聚酰胺树脂及其制备方法。聚酰胺树脂(polyamide简称PA)，作为五大工程塑料之首，其性能特点是机械强度高，软化点高，耐热性好，耐磨损，自润滑性，吸震性和消音性，耐油，耐弱酸，耐碱，电绝缘性好，因而聚酰胺是电子、电器元件方面的首选材料，而这类产品对于材料的阻燃性能的要求很高，聚酰胺的氧指数大约为25％，只可以达到UL94-V2级，显然无法满足要求。因此对聚酰胺进行阻燃处理十分必要。目前阻燃尼龙常采用的阻燃体系大约有三种1)溴锑系阻燃剂2)磷系阻燃剂，3)无机氢氧化物阻燃剂。由于欧盟公布的ROHS指令(TheRestriction of the use of certain Hazardous substances inElectnical and Electronic Equipment在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令)和WEEE指令(Waste from Electrical andElectronic Equipment报废电子电气设备指令)使得溴系阻燃剂正在逐步退出市场；磷类阻燃剂对于模具的强腐蚀性极大限制了其广泛应用；无机氢氧化物阻燃剂的添加量极大，与聚酰胺相容性差、对材料的物理力学性能影响和破坏较大，使得材料丧失了很多使用价值。而目前，此领域正处于开发初期阶段，迄今为止尚未有成熟产品问世，因此无卤无磷阻燃聚酰胺材料具有极大的市场开发价值。本发明要解决的技术问题是提供一种无卤无磷环保阻燃，物理力学性能较好的聚酰胺树脂及其制备方法。本发明还要提供一种该种聚酰胺树脂的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种无卤无磷环保阻燃的聚酰胺树脂，由以下配比的原料配制成聚酰胺68-92％；氰尿酸三聚氰胺5-25％；增韧剂2-15％；抗氧剂0.1-1％；热稳定剂 0.1-2％；结晶促进剂0.1-2％。
以上所述的无卤无磷环保阻燃的聚酰胺树脂，最好由以下配比的原料配制成
聚酰胺68-76％；氰尿酸三聚氰胺8-18％；增韧剂4-5％；抗氧剂0.1-0.3％；热稳定剂 0.2-0.4％；结晶促进剂0.1-0.5％。
其中，所述聚酰胺为聚己二酰己二胺和聚己内酰胺的混合物，相对密度为1.12-1.15g/cm3，熔点为255-265℃，熔体粘度为0.3-3。所述热稳定剂为一类铜复合物的抗氧剂和增效剂的混合物。所述增韧剂为热塑性弹性体。所述热塑性弹性体为乙丙橡胶接枝物或热塑性聚聚烯烃。所述的结晶促进剂为一种有机成分和无机成分的细致粉末混合物。所述阻燃体系由以下组份组成氰尿酸三聚氰胺、结晶促进剂、热稳定剂。
上述无卤无磷环保阻燃的聚酰胺树脂的制备方法，包括以下步骤按重量比称取原料聚酰胺(PA)58-92％，氰尿酸三聚氰胺5-2 5％，增韧剂2-15％，抗氧剂0.1-1％，热稳定剂0.1-2％，结晶促进剂0.1-2％；将聚酰胺、增韧剂、抗氧化剂、热稳定剂、分散油在中速混合器中预混2-3分钟，然后再加入氰尿酸三聚氰胺混合5-10分钟；
将混合的原料置于特定螺杆组合的双螺杆机中，经熔融挤出，造粒，其工艺为双螺杆一区温度210-230℃，二区温度230-250℃，三区温度250-270，四区温度260-280；在料筒中停留时间1-2分钟，熔体压力为10-20MPa。
本发明的有益效果是通过添加氰尿酸三聚氰胺、结晶促进剂、热稳定剂三组分复合阻燃剂，能够有效地提高聚酰胺的氧指数，同时由于其均为有机高分子材料，与聚酰胺的相容性好，所以对其综合性能的影响小，所以所制得的阻燃材料综合性能好，并且符合环保要求，应用前景广阔；本发明在无卤无磷阻燃聚酰胺材料中由氰尿酸三聚氰胺、结晶促进剂、热稳定剂构成的无卤无磷环保阻燃体系，使得聚酰胺材料的物理力学性能好、阻燃性能优异，而且有良好的热稳定性；本发明所采用的助剂，如氰尿酸三聚氰胺、结晶促进剂、热稳定剂、增韧剂和抗氧剂等组分，均为价格低廉的市售产品，材料的生产成本较低；本发明所提出的无卤阻燃PA复合材料的制备工艺简单、成本低。下面通过实施例对本发明进行进一步阐述在实施复合材料配方中，聚酰胺为聚己二酰己二胺(PA66)和聚己内酰胺(PA6)的混合物，相对密度为1.1 2-1.15g/cm3，熔点为255-265℃，熔体粘度为0.3-3；增韧剂为一种接枝的乙烯共聚物，为Dupont公司生产，商品牌号为493D的接枝共聚物；热稳定剂为铜复合物的抗氧剂和增效剂的混合物，为BRUGGOLEN公司生产，商品牌号为H3373；结晶促进剂为德国科莱恩公司生产，商品牌号为CAV102，抗氧剂化学名称为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，如Ciba公司生产，商品牌号为Irganox 1010。
实施例1将重量比为PA66---79.7％、PA6---10％、493D---4.5％、MCA---5％、CAV102---0.3％、1010---0.2％、H3373---0.3％在中速混合器中在室温状态下预混3分钟，然后再加入阻燃剂混合5分钟，然后经熔融挤出、造粒制成复合材料。双螺杆一区温度220℃，二区温度240℃，三区温度260，四区温度270；在料筒中停留时间1.5分钟，熔体压力为16MPa。
实施例2将重量比为PA66---74.7％、PA6---10％、493D---4.5％、MCA---10％、CAV102---0.3％、1010---0.2％、H3373---0.3％在中速混合器中在室温状态下预混3分钟，然后再加入阻燃剂混合5分钟，然后经熔融挤出、造粒制成复合材料。双螺杆一区温度220℃，二区温度240℃，三区温度260，四区温度270；在料筒中停留时间1.5分钟，熔体压力为16MPa。
实施例3将重量比为PA66---69.7％、PA6---10％、493D---4.5％、MCA---15％、CAV102---0.3％、1010---0.2％、H337 3---0.3％在中速混合器中在室温状态下预混3分钟，然后再加入阻燃剂混合5分钟，然后经熔融挤出、造粒制成复合材料。双螺杆一区温度220℃，二区温度240℃，三区温度260，四区温度270；在料筒中停留时间1.5分钟，熔体压力为16MPa。
实施例4将重量比为PA66---64.7％、PA6---10％、493D---4.5％、MCA---20％、CAV102---0.3％、1010---0.2％、H3373---0.3％在中速混合器中在室温状态下预混3分钟，然后再加入阻燃剂混合5分钟，然后经熔融挤出、造粒制成复合材料。双螺杆一区温度220℃，二区温度240℃，三区温度260，四区温度270；在料筒中停留时间1.5分钟，熔体压力为16MPa。
实施例5将重量比为PA66---59.7％、PA6---1 0％、493D---4.5％、MCA---25％、CAV102---0.3％、1010---0.2％、H3373---0.3％在中速混合器中在室温状态下预混3分钟，然后再加入阻燃剂混合5分钟，然后经熔融挤出、造粒制成复合材料。双螺杆一区温度220℃，二区温度240℃，三区温度260，四区温度270；在料筒中停留时间1.5分钟，熔体压力为16MPa。
对比例1将重量比为PA66---70％、PA6---10％、493D---4.5％、MCA---15％、1010---0.2％、H3373---0.3％在中速混合器中在室温状态下预混3分钟，然后再加入阻燃剂混合5分钟，然后经熔融挤出、造粒制成复合材料。双螺杆一区温度220℃，二区温度240℃，三区温度260，四区温度270；在料筒中停留时间1.5分钟，熔体压力为16MPa。
性能评价方式及实行标准将按上述方法完成造粒的粒子材料预先在100℃的鼓风烘箱中干燥3-6小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射成形机上进行注射成型制样，注射成型模温控制在100℃左右。
拉伸强度测试按ISO 527-2进行，试样尺寸为150×10×4mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按ISO 178进行，试样尺寸为80×10×4，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；简支梁冲击强度按ISO179进行，试样尺寸为55×6×4mm，缺口尺寸为试样厚度的三分之一；阻燃性能按UL94方法进行，样条厚度大约为1.5mm。
综合力学性能通过测试所得的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲模量以及冲击强度的数值进行评判；材料的阻燃性能按UL94的标准进行评判。
实施例1-5以及对比例1-2的配方及力学性能测试结果见表1及表2；表1实施例1-5的配方及材料性能表
表2对比例1-2的配方及材料性能表
通过表1实施例1-5及表2对比例1-2的各项性能分析可知，无卤无磷阻燃聚酰胺复合材料的综合力学性能较好，其阻燃性能达到了UL94V0的标准。并且从表1实施例1-5的各项性能数据来看，无卤无磷复合阻燃体系三种组分缺其中那一种都无法达到阻燃V0级，而且结晶促进剂的加入加速了树脂的结晶速度，所形成的晶粒细小均匀，使得整体材料的强度高，不易滴落。而阻燃剂添加量过多会影响材料的综合物理力学性能，还会导致燃烧过程中出现滴落现象，阻燃性能无法达到UL94-V0级。MCA添加量为15％，CAV102含量为0.3％，热稳定剂为0.3％时材料的综合力学性能、阻燃性以及性价比均较好，经过以上改性处理的复合材料综合性能优异。
本发明的聚酰材料的氧指数得到有效提高，其具有制备工艺简单、成本适中、各项物理化学性能优异、阻燃性能优良等特点，可用于电子、电器元件、汽车配件等技术领域。
权利要求
1.一种无卤无磷环保阻燃的聚酰胺树脂，其特征在于，由以下配比的原料配制成聚酰胺 68-92％；氰尿酸三聚氰胺 5-25％；增韧剂 2-15％；抗氧剂 0.1-1％；热稳定剂0.1-2％；结晶促进剂 0.1-2％。
2.根据权利要求1所述的无卤无磷环保阻燃的聚酰胺树脂，其特征在于，由以下配比的原料配制成聚酰胺 68-76％；氰尿酸三聚氰胺 8-18％；增韧剂 4-5％；抗氧剂 0.1-0.3％；热稳定剂0.2-0.4％；结晶促进剂 0.1-0.5％。
3.根据权利要求1所述的无卤无磷环保阻燃的聚酰胺树脂，其特征在于所述聚酰胺为聚己二酰己二胺和聚己内酰胺的混合物，相对密度为1.12-1.15g/cm3，熔点为255-265℃，熔体粘度为0.3-3。
4.根据权利要求1所述的无卤无磷环保阻燃的聚酰胺树脂，其特征在于所述热稳定剂为一类铜复合物的抗氧剂和增效剂的混合物。
5.根据权利要求1所述的无卤无磷环保阻燃的聚酰胺树脂，其特征在于所述增韧剂为热塑性弹性体。
6.根据权利要求4所述的无卤无磷环保阻燃的聚酰胺树脂，其特征在于所述热塑性弹性体为乙丙橡胶接枝物或热塑性聚聚烯烃。
7.根据权利要求1所述的无卤无磷环保阻燃的聚酰胺树脂，其特征在于所述的结晶促进剂为一种有机成分和无机成分的细致粉末混合物。
8.根据权利要求1所述的无卤无磷环保阻燃的聚酰胺树脂，其特征在于所述阻燃体系由以下组份组成氰尿酸三聚氰胺、结晶促进剂、热稳定剂。
9.一种无卤无磷环保阻燃的聚酰胺树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤901、按重量比称取原料聚酰胺(PA)58-92％，氰尿酸三聚氰胺5-25％，增韧剂2-15％，抗氧剂0.1-1％，热稳定剂0.1-2％，结晶促进剂0.1-2％；902、将聚酰胺、增韧剂、抗氧化剂、热稳定剂、分散油在中速混合器中预混2-3分钟，然后再加入氰尿酸三聚氰胺混合5-10分钟；903、将混合的原料置于特定螺杆组合的双螺杆机中，经熔融挤出，造粒，其工艺为双螺杆一区温度210-230℃，二区温度230-250℃，三区温度250-270，四区温度260-280；在料筒中停留时间1-2分钟，熔体压力为10-20MPa。
全文摘要
本发明公开了一种无卤无磷环保阻燃的聚酰胺树脂及其制备方法。聚酰胺树脂由以下配比的原料配制成聚酰胺68－92％；氰尿酸三聚氰胺5－25％；增韧剂2－15％；抗氧剂0.1－1％；热稳定剂0.1－2％；结晶促进剂0.1－2％。本发明制得的聚酰胺材料的物理力学性能好、阻燃性能优异；本发明所采用的助剂，如氰尿酸三聚氰胺、结晶促进剂、热稳定剂、增韧剂和抗氧剂等组分，均为价格低廉的市售产品，材料的生产成本较低；本发明所提出的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备工艺简单、成本低廉。
文档编号B29C47/40GK101085864SQ20071007466
公开日2007年12月12日 申请日期2007年5月30日 优先权日2007年5月30日
发明者徐东, 贺永, 迟宏宇 申请人:深圳市科聚新材料有限公司