一种增强阻燃尼龙及其制备方法

技术领域

本申请涉及高分子材料领域，更具体地说，它涉及一种增强阻燃尼龙及其制备方法。

背景技术

尼龙工程塑料以其在机械性能、耐久性、耐腐蚀性、耐热性等方面的高性能优势，被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业。

在公开号为CN111187512A的中国发明专利申请文件中公开了一种阻燃耐磨耐刮擦PA66复合材料及其制备方法，所述PA66复合材料包括以下重量分数的组分：PA66 100-120份、偶联剂1-5份、云母粉15-35份、抗氧剂1-10份、热稳定剂1-10份、相容剂1-10份、磷系阻燃剂20-40份、分散剂1-10份、玻璃纤维30-40份。其公开的PA66复合材料通过云母粉处理、物料混合和挤出造粒制得，具有优异的阻燃、耐磨耐刮擦的性能，其扩大了尼龙材料的应用范围，提高了材料的市场竞争力。

针对上述中的相关技术，发明人认为云母粉的化学组成、结构、构造与高岭土相近，又具有粘土矿物的某些特性，具有一定的粘性，与其他原料组分间的作用容易导致成型塑件发生严重的不均匀收缩，发生较大翘曲，进而导致其整体应用性不佳，因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。

发明内容

为了提高尼龙成型塑件的尺寸稳定性，本申请提供一种增强阻燃尼龙及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种增强阻燃尼龙，采用如下的技术方案：

一种增强阻燃尼龙，包括包括如下重量份数的组分：

尼龙混合料43-46份；

红磷12-15份；

增韧剂0.8-1.4份；

玻璃纤维32-38份；

玻璃微珠2-3份；

硅酮粉0.2-0.5份；

抗氧化剂0.2-0.4份；

色母料3-5份。

通过采用上述技术方案，玻璃微珠具有良好的分散性，可保护产品经受急热和急冷条件之间交替变化而引起的热冲击，并增强塑料的韧性，且不降低其本身的刚度。硅酮粉能够提高塑料加工流动性和脱膜性能，改善塑料表面功能，并赋予塑料优异的耐磨性、耐刮擦性和阻燃性能。本申请人发现，硅酮粉和玻璃微珠的配合使用，并辅以增韧剂，够改善非极性的无机矿物和有机物的界面相容性，起到浸润的作用，并发挥出良好的稳定性和非迁移性，使成型塑件不易发生较大的不均匀收缩，进而能够得到尺寸稳定性优异的塑件，进而有利于提高增强阻燃尼龙的整体应用性。

优选的，所述增强阻燃尼龙中还加入有重量份数为3-7份的功能助剂，功能助剂主要包括异戊烯醇聚氧乙烯醚和聚苯醚，且异戊烯醇聚氧乙烯醚和聚苯醚的重量份数比为1：(1.2-1.5)。

通过采用上述技术方案，异戊烯醇聚氧乙烯醚和聚苯醚的功能助剂使用熔融时，聚苯醚上的-OH基团和异戊烯醇聚氧乙烯醚上的一部分马来酸酐发生化学反应，然后再和尼龙混合料熔融挤出时,剩下的马来酸酐再与尼龙分子上的-NH

优选的，所述增强阻燃尼龙中还加入有重量份数为4-10份的填充助剂，填充助剂主要包括纳米蒙脱土和环烷酸稀土，且纳米蒙脱土和环烷酸稀土的重量份数比为1：(0.2-0.4)。

通过采用上述技术方案，纳米蒙脱土和环烷酸稀土组成的填充助剂能够填充分散在各组分原料之间，并形成插层结构，一方面是各原料间的界面结合强度得到改善，另一方面能够使增强阻燃尼龙在成型塑件过程中的内应力扩散均匀，不易发生较大的不均匀收缩，进而提高了增强阻燃尼龙应用的稳定性。

优选的，所述尼龙混合料主要由PA66和PA6混合而得。

通过采用上述技术方案，PA66具有良好的抗冲击性、优异的耐磨性和良好的尺寸稳定性；PA6具有优异的热稳定性、高耐热性、尺寸稳定性好、高表面质量和良好的抗翘曲性；而将PA66和PA6混合使用能够有效降低成本和形成优势互补。

优选的，所述PA66和PA6的重量份数比为(1.2-1.5)：1。

通过采用上述技术方案，上述比例混合的PA66和PA6能够形成均匀稳定的分散体系，与其他各组分原料间的配合性优异。

优选的，所述增韧剂选用为POE-g-MAH(马来酸酐接枝聚乙烯辛烯弹性体)。

通过采用上述技术方案，上述增韧剂具有优异的粘性、热稳定性和抗氧化性，能够提高各组分原料之间的相容性，对增强阻燃尼龙的韧性具有优异的提升作用。

优选的，所述抗氧化剂主要包括Irganox1010和Irganox168，且Irganox1010和Irganox168的重量份数比为1：(0.9-1.3)。。

通过采用上述技术方案，上述种类及配合比的抗氧化剂，能够很好的捕获活性的游离基，生成非活性游离基，或者能够分解在氧化过程中产生的聚合物氢过氧化物，使链锁反应终止，延缓聚合物的氧化过程，延长增强阻燃尼龙的实用寿命。

第二方面，本申请提供一种增强阻燃尼龙的制备方法，采用如下的技术方案：

一种增强阻燃尼龙的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配比准备包含尼龙混合料、红磷、增韧剂、玻璃纤维、玻璃微珠、硅酮粉、抗氧化剂和色母料的原料；

(2)将步骤(1)中的尼龙混合料、红磷、增韧剂、玻璃微珠、硅酮粉、抗氧化剂和色母料在高速混料机中混合均匀，得到原料混合物；

(3)将步骤(2)中的原料混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中，同时将玻璃纤维从侧喂料加入，与原料混合物一起进行熔融、混炼、挤出后，冷却造粒，即可得到增强阻燃尼龙。

通过采用上述技术方案，上述制备方法，操作过程简单，生产稳定，得到的产品品质优异，整体应用性好。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用硅酮粉和玻璃微珠的配合使用，并辅以增韧剂，够改善非极性的无机矿物和有机物的界面相容性，起到浸润的作用，并发挥出良好的稳定性和非迁移性，使成型塑件不易发生较大的不均匀收缩，进而能够得到尺寸稳定性优异的塑件，进而有利于提高增强阻燃尼龙的整体应用性；

2、本申请中加入使用由异戊烯醇聚氧乙烯醚和聚苯醚的功能助剂，不仅使复合材料的抗冲击强度大幅度提高,还能够提高增强阻燃尼龙成型塑件的尺寸稳定性；

3、本申请加入使用由纳米蒙脱土和环烷酸稀土组成的填充助剂，能够填充分散在各组分原料之间，并形成插层结构，使增强阻燃尼龙在成型塑件过程中不易发生较大的不均匀收缩，进而提高了增强阻燃尼龙应用的稳定性。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

实施例

实施例1

一种增强阻燃尼龙，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：

(1)按配比准备包含尼龙混合料、红磷、增韧剂、玻璃纤维、玻璃微珠、硅酮粉、抗氧化剂和色母料的原料；

(2)将步骤(1)中的尼龙混合料、红磷、增韧剂、玻璃微珠、硅酮粉、抗氧化剂和色母料在高速混料机中混合均匀，1500rpm下搅拌20min，得到原料混合物；

(3)将步骤(2)中的原料混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中，同时将玻璃纤维从侧喂料加入，与原料混合物一起进行熔融、混炼挤出后，螺杆转速为150rpm,挤出温度为245℃，冷却造粒，即可得到增强阻燃尼龙。

注：上述步骤中的尼龙混合料由PA66和PA6混合而得，且PA66和PA6的重量份数比为1.35：1，其中PA66购自为神马EPR27，PA6购自为神马B195UP；红磷购自为中蓝晨光化工研究设计院有限公司PRM650；抗氧化剂主由Irganox1010和Irganox168组成，且Irganox1010和Irganox168的重量份数比为1：1.1；玻璃微珠购自为美国波特5020FPS空心玻璃微珠；硅酮粉购自为星贝达(北京)化工材料有限公司ST-LS100；玻璃纤维购自为巨石玻纤988A；增韧剂选用为POE-g-MAH，购自杭州聚合顺新材料股份有限公司的JG25200；色母料购自为卡博特1401黑色母。

实施例2-4

一种增强阻燃尼龙，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。

表1实施例1-4中各组分及其重量份数(kg)

实施例5

一种增强阻燃尼龙，与实施例1的不同之处在于，尼龙混合料中PA66和PA6的重量份数比为1.2：1。

实施例6

一种增强阻燃尼龙，与实施例1的不同之处在于，尼龙混合料中PA66和PA6的重量份数比为1.5：1。

实施例7

一种增强阻燃尼龙，与实施例1的不同之处在于，抗氧化剂中Irganox1010和Irganox168的重量份数比为1：0.9。

实施例8

一种增强阻燃尼龙，与实施例1的不同之处在于，抗氧化剂中Irganox1010和Irganox168的重量份数比为1：1.3。

实施例9

一种增强阻燃尼龙，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的尼龙混合料、红磷、增韧剂、玻璃微珠、硅酮粉、抗氧化剂、色母料和5份的功能助剂在高速混料机中混合均匀，功能助剂由异戊烯醇聚氧乙烯醚和聚苯醚按质量比为1：1.35组成，1500rpm下搅拌20min，得到原料混合物；其中异戊烯醇聚氧乙烯醚购自江苏德纳化学股份有限公司，聚苯醚购自为沙伯基础CRN-530混合型聚苯醚。

实施例10

一种增强阻燃尼龙，与实施例9的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的尼龙混合料、红磷、增韧剂、玻璃微珠、硅酮粉、抗氧化剂、色母料和3份的功能助剂在高速混料机中混合均匀，功能助剂由异戊烯醇聚氧乙烯醚和聚苯醚按质量比为1：1.2组成，1500rpm下搅拌20min，得到原料混合物。

实施例11

一种增强阻燃尼龙，与实施例9的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的尼龙混合料、红磷、增韧剂、玻璃微珠、硅酮粉、抗氧化剂、色母料和7份的功能助剂在高速混料机中混合均匀，功能助剂由异戊烯醇聚氧乙烯醚和聚苯醚按质量比为1：1.5组成，1500rpm下搅拌20min，得到原料混合物。

实施例12

一种增强阻燃尼龙，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的尼龙混合料、红磷、增韧剂、玻璃微珠、硅酮粉、抗氧化剂、色母料和7份的填充助剂在高速混料机中混合均匀，填充助剂由纳米蒙脱土和环烷酸稀土按质量比为1：0.2组成，1500rpm下搅拌20min，得到原料混合物；其中，纳米蒙脱土购自为浙江丰虹新材料股份有限公司，型号为DK5；环烷酸稀土购自为兴恒业172。

实施例13

一种增强阻燃尼龙，与实施例12的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的尼龙混合料、红磷、增韧剂、玻璃微珠、硅酮粉、抗氧化剂、色母料和4份的填充助剂在高速混料机中混合均匀，填充助剂由纳米蒙脱土和环烷酸稀土按质量比为1：0.3组成，1500rpm下搅拌20min，得到原料混合物。

实施例14

一种增强阻燃尼龙，与实施例12的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的尼龙混合料、红磷、增韧剂、玻璃微珠、硅酮粉、抗氧化剂、色母料和10份的填充助剂在高速混料机中混合均匀，填充助剂由纳米蒙脱土和环烷酸稀土按质量比为1：0.4组成，1500rpm下搅拌20min，得到原料混合物。

对比例

对比例1

一种增强阻燃尼龙，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的尼龙混合料、红磷、增韧剂、抗氧化剂和色母料在高速混料机中混合均匀，1500rpm下搅拌20min，得到原料混合物。

对比例2

一种增强阻燃尼龙，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的尼龙混合料、红磷、玻璃微珠、抗氧化剂和色母料在高速混料机中混合均匀，1500rpm下搅拌20min，得到原料混合物。

对比例3

一种增强阻燃尼龙，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的尼龙混合料、红磷、硅酮粉、抗氧化剂和色母料在高速混料机中混合均匀，1500rpm下搅拌20min，得到原料混合物。

对比例4

一种增强阻燃尼龙，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的尼龙混合料、红磷、抗氧化剂和色母料在高速混料机中混合均匀，1500rpm下搅拌20min，得到原料混合物。

对比例5

一种增强阻燃尼龙，与实施例9的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的尼龙混合料、红磷、增韧剂、玻璃微珠、硅酮粉、抗氧化剂、色母料和5份的功能助剂在高速混料机中混合均匀，功能助剂为异戊烯醇聚氧乙烯醚，1500rpm下搅拌20min，得到原料混合物。

对比例6

一种增强阻燃尼龙，与实施例9的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的尼龙混合料、红磷、增韧剂、玻璃微珠、硅酮粉、抗氧化剂、色母料和5份的功能助剂在高速混料机中混合均匀，功能助剂为聚苯醚，1500rpm下搅拌20min，得到原料混合物。

对比例7

一种增强阻燃尼龙，与实施例12的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的尼龙混合料、红磷、增韧剂、玻璃微珠、硅酮粉、抗氧化剂、色母料和7份的填充助剂在高速混料机中混合均匀，填充助剂为纳米蒙脱土，1500rpm下搅拌20min，得到原料混合物。

对比例8

一种增强阻燃尼龙，与实施例12的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的尼龙混合料、红磷、增韧剂、玻璃微珠、硅酮粉、抗氧化剂、色母料和7份的填充助剂在高速混料机中混合均匀，填充助剂为环烷酸稀土，1500rpm下搅拌20min，得到原料混合物。

性能检测试验试验样品：采用实施例1-14中获得的增强阻燃尼龙作为试验样品1-14，采用对比例1-8中获得的增强阻燃尼龙作为对照样品1-8。

试验方法：将试验样品1-14和对照样品1-8在120℃下烘干4h，用注塑机注塑80mm*40mm*20mm，且厚度为2mm的标准样品,其中80mm*40mm的一面为敞口，注塑温度为260℃，注塑压力为35Mpa。在标准样品脱模后，测量80mm*20mm所在侧壁的变形量，记为长边变形量，测量40mm*20mm所在侧壁的变形量，记为短边变形量，精确至0.01mm。

试验结果：试验样品1-14和对照样品1-8的测试结果如表2所示。由表2可知，由试验样品1和对照样品1-4的测试结果对比可得，采用硅酮粉和玻璃微珠的配合使用，并辅以增韧剂，能够大大减小塑件的变形量，而将硅酮粉、玻璃微珠和增韧剂分别单独使用，则整体提成效果有限；由试验样品1、试验样品9-11和对照样品5-6的测试结果对比可得，加入使用由异戊烯醇聚氧乙烯醚和聚苯醚的功能助剂，能够减小塑件的变形量，且异戊烯醇聚氧乙烯醚和聚苯醚之间能够起到良好的复配增效作用。由试验样品1、试验样品12-14和对照样品7-8的测试结果对比可得，加入使用由纳米蒙脱土和环烷酸稀土组成的填充助剂，能够减小塑件的变形量，且纳米蒙脱土和环烷酸稀土之间能够起到良好的复配增效作用。

表2试验样品1-14和对照样品1-8的测试结果

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。