專利名稱：一種高cti值的無(wú)鹵阻燃尼龍6復(fù)合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種高相比電痕化指數(shù)(CTI)值的無(wú)鹵阻燃尼龍6復(fù)合物，適用于制造低壓真空接觸器、變壓器線圈骨架、耐高溫繼電器、斷路器、高壓電器開(kāi)關(guān)、把手、薄壁電子電器元件等，屬于改性尼龍技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
尼龍是聚酰胺的俗稱，是分子主鏈上含有酰胺基團(tuán)(-NHCO-)的高分子聚合物。自美國(guó)杜邦(Du Pont)公司于1939年推出至今，已發(fā)展成為世界上品種最多、應(yīng)用最廣的工程塑料，總產(chǎn)量居于世界工程塑料的首位。主要品種有尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍12、尼龍1010、尼龍43等，其中，尼龍6、尼龍66應(yīng)用最廣泛，產(chǎn)量最大，約占尼龍產(chǎn)量的90％以上。尼龍6具有很高的力學(xué)強(qiáng)度，熔點(diǎn)高，優(yōu)異的電性能、耐磨性、耐化學(xué)藥品性，耐熱性能優(yōu)良等，因此，被作為高性能的材料廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、機(jī)械設(shè)備、電子電器、化工設(shè)備、建筑、生活用品、交通運(yùn)輸?shù)戎T多領(lǐng)域。但尼龍6易燃，且存在電路漏電、短路、電弧、電火花等引起火災(zāi)的危險(xiǎn)，限制了其在電子電器等領(lǐng)域的應(yīng)用，因此，開(kāi)發(fā)高電絕緣性能阻燃尼龍6是十分必要的。
目前，尼龍6的阻燃改性大多仍采用添加鹵系阻燃劑的方法，該阻燃體系一般用量較少，阻燃效率高，能夠滿足各種阻燃等級(jí)要求，但含鹵阻燃劑在電場(chǎng)和高溫作用下易分解為各種離子和自由基，導(dǎo)致阻燃劑向表面遷移，引起耐電痕化性能下降，并且在燃燒過(guò)程中發(fā)煙量大，且產(chǎn)生腐蝕性酸性氣體，釋放致癌物等，存在環(huán)保隱患，不符合國(guó)際上公認(rèn)的“在電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令”及“報(bào)廢電子電氣設(shè)備指令”的要求，所以開(kāi)發(fā)無(wú)鹵阻燃尼龍6符合無(wú)鹵環(huán)保型阻燃的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。英國(guó)專利GB2200913報(bào)道，采用紅磷阻燃母料和Mg(OH)2復(fù)配添加到尼龍樹(shù)脂中，可得到綜合性能優(yōu)異、阻燃性能良好(UL 94 V-0級(jí))、CTI值≥400V的復(fù)合物。德國(guó)專利DE 3844224介紹，采用紅磷和馬來(lái)酸酐類接枝共聚物復(fù)配，得到了阻燃性能和電絕緣性能均較好的尼龍復(fù)合物。但是紅磷阻燃劑本身帶暗紅色，成了其致命的弱點(diǎn)，限制了在許多電子電器中的應(yīng)用。中國(guó)專利CN101077928A報(bào)道，在尼龍66樹(shù)脂中添加含磷阻燃劑和礦物阻燃劑共混得到的材料，具有較好的阻燃性能和較高的CTI值。中國(guó)專利101358033A公開(kāi)了一種適用于尼龍6樹(shù)脂的無(wú)鹵抗滴落阻燃母粒。該阻燃母粒由三聚氰胺氰尿酸鹽、鈦酸酯偶聯(lián)劑、樹(shù)脂、有機(jī)硅膠和碳酸鉀組成，可有效地提高尼龍6的阻燃性能并解決了尼龍6阻燃材料燃燒時(shí)的滴落問(wèn)題，但未公布尼龍6阻燃材料的CTI值。中國(guó)專利CN1075728A公開(kāi)了一種阻燃尼龍組合物。該組合物中添加有硼酸鋅、氧化鋅等鋅化合物，可防止產(chǎn)生高毒性的磷氫化合物和磷氧化合物，以及對(duì)與該組合物接觸的金屬組件腐蝕，是一種具有良好的機(jī)械性能、抗電弧性能、并且對(duì)金屬組件腐蝕性極低的熱塑性阻燃尼龍組合物。
為了獲得優(yōu)良的阻燃性能，提高材料的力學(xué)性能和電絕緣性能，以滿足電子電器領(lǐng)域應(yīng)用的新要求，本發(fā)明通過(guò)采用合適的阻燃體系和添加劑獲得了具有高CTI值、高阻燃性、良好的力學(xué)性能和電性能的環(huán)保型阻燃改性尼龍6復(fù)合物。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，并解決高阻燃性和高CTI值難以同時(shí)滿足的難題，并通過(guò)對(duì)基體樹(shù)脂進(jìn)行增韌和增強(qiáng)改性，從而提供了一種高CTI值的無(wú)鹵阻燃高性能尼龍6復(fù)合物及其制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案中，以尼龍6樹(shù)脂為基材，添加阻燃劑和阻燃協(xié)效無(wú)機(jī)填料改進(jìn)阻燃性能及電絕緣性能，增韌劑和增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料提高力學(xué)性能，加入增容劑提高極性的尼龍與非極性增韌劑及各組分之間的相互作用。該復(fù)合物組分及其質(zhì)量百分含量為尼龍6 43.5～68.8wt.％、阻燃劑10～12wt.％、阻燃協(xié)效無(wú)機(jī)填料7～19wt.％、增韌劑8～12wt.％、增容劑1～3wt.％、增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料5～10wt.％、抗氧劑0.2～0.5wt.％。
其中，所述的尼龍6相對(duì)粘度為2.4～2.6Pa·S，流動(dòng)性好。
所述的阻燃劑為三聚氰胺氰尿酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽、三聚氰胺焦磷酸鹽、聚磷酸銨中的至少一種。
所述的阻燃協(xié)效無(wú)機(jī)填料為氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅、氧化鋅、甲基乙基次膦酸鎂中的至少一種，其表面均經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑處理。優(yōu)選用硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑采用濕法對(duì)氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅、氧化鋅和甲基乙基次膦酸鎂進(jìn)行預(yù)處理，增強(qiáng)其表面疏水性，進(jìn)而改善與基體樹(shù)脂及其他組分間的相容性。
所述的增韌劑為甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)。該共聚物為具有以交聯(lián)聚丁二烯為核、聚甲基丙烯酸甲酯為殼的“核-殼”結(jié)構(gòu)乳膠粒子，是通過(guò)乳液聚合制備而成，粒子直徑控制在200～250納米，且粒徑分布均勻。這種“核-殼”結(jié)構(gòu)的乳膠粒子在熔融共混過(guò)程中不會(huì)隨加工條件的變化而改變，在塑料基體中易形成單分散分布，具有比一般彈性體增韌體系更優(yōu)異的增韌效果。
所述的增容劑為雙酚A型固體環(huán)氧樹(shù)脂或聚雙酚A羥基醚，雙酚A型固體環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧當(dāng)量為1750～2100克/當(dāng)量，聚雙酚A羥基醚的數(shù)均分子量為18,000。這兩種增容劑中的環(huán)氧基團(tuán)具有很高的反應(yīng)活性，在熔融加工過(guò)程能夠與尼龍6分子鏈末端的胺基反應(yīng)形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，進(jìn)而使增容劑與尼龍6能夠達(dá)到分子水平的相容。此外，這兩種增容劑均與“核-殼”結(jié)構(gòu)MBS的殼體聚甲基丙烯酸甲酯具有熱力學(xué)相容性，因此，加入這兩種增容劑中的任意一種，均可有效降低“核-殼”結(jié)構(gòu)MBS與尼龍6基體的界面張力，提高其與基體相界面黏結(jié)力，可促使“核-殼”結(jié)構(gòu)MBS粒子在基體中形成單分散分布，從而可極大地提高增韌效果。
所述的增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料為經(jīng)表面改性的硅灰石、滑石粉，有機(jī)蒙脫土中的一種。經(jīng)表面改性的針狀或纖維狀硅灰石超細(xì)粉應(yīng)用于尼龍6，由于具有一定長(zhǎng)徑比，將沿注射方向取向，可以使基體得到某種程度的增強(qiáng)?；鄣木Ц裰泻性S多重疊層，當(dāng)與尼龍6基體進(jìn)行共混時(shí)容易被剝離，具有增強(qiáng)的作用。當(dāng)有機(jī)蒙脫土與尼龍6熔融共混，尼龍6高分子可插層進(jìn)入硅酸鹽片層之間，使層間距擴(kuò)大，或者使層狀結(jié)構(gòu)剝離，以單片狀均勻地分散在尼龍基體中，則無(wú)機(jī)物相當(dāng)于剛性棒狀分子(長(zhǎng)、寬約1μm，厚0.1nm左右)，可起到分子增強(qiáng)劑的作用。
所述的抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯(即抗氧劑1010)、三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯(即抗氧劑168)中的一種或兩種的混和物。
本發(fā)明所提供的高CTI值的無(wú)鹵阻燃尼龍6復(fù)合物的制備方法為 第一步，將尼龍6在80℃電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中充分干燥，阻燃劑、阻燃協(xié)效無(wú)機(jī)填料、增韌劑、增容劑、增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料分別在70℃的真空烘箱內(nèi)充分干燥。
第二步，按照上述的質(zhì)量百分比，稱取尼龍6、阻燃劑、阻燃協(xié)效無(wú)機(jī)填料、增韌劑、增容劑、增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料和抗氧劑，并將所有原料投入混合機(jī)中混合均勻。
第三步，將混合好的物料通過(guò)料斗加入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行熔融共混擠出復(fù)合物熔體，螺桿轉(zhuǎn)速為160～180轉(zhuǎn)/分鐘，料筒各段溫度為220～235℃，機(jī)頭出口溫度為230～232℃。
第四步，將擠出的復(fù)合物熔體拉條浸入冷水水槽內(nèi)冷卻，并在造粒機(jī)上造粒，然后過(guò)篩、干燥，最終得到具有高CTI值的無(wú)鹵阻燃尼龍6復(fù)合物。
本發(fā)明公開(kāi)的復(fù)合物擁有高達(dá)550V的CTI值和達(dá)到UL94 V-0級(jí)的優(yōu)異阻燃性；同時(shí)通過(guò)綜合改性技術(shù)使聚合物具備了良好的力學(xué)性能，其中拉伸強(qiáng)度達(dá)70.5MPa，彎曲強(qiáng)度達(dá)90.7MPa，缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)28.1kJ/m2。本發(fā)明解決了高阻燃性和高CTI值難以同時(shí)滿足的難題，所發(fā)明的尼龍6復(fù)合物非常適用于制造低壓真空接觸器、變壓器線圈骨架、耐高溫繼電器、斷路器、高壓電器開(kāi)關(guān)、把手、薄壁電子電器元件等。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用無(wú)鹵環(huán)保阻燃劑，以含磷含氮化合物為主的無(wú)鹵阻燃體系對(duì)尼龍6樹(shù)脂進(jìn)行阻燃改性，運(yùn)用本發(fā)明所述配方共混而成的材料不僅具有優(yōu)異的阻燃性能，高的CTI值，良好的力學(xué)性能，而且燃燒時(shí)具有發(fā)煙量小、毒性小、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。另外，該復(fù)合物的制備方法簡(jiǎn)單、加工方便、易于操作、對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染。

具體實(shí)施例方式 以下是按照本發(fā)明技術(shù)方案提供的配方所作的實(shí)施例，用以進(jìn)一步解釋本發(fā)明。以下所用尼龍6相對(duì)粘度為2.4～2.6Pa·S，流動(dòng)性好，氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅、氧化鋅和甲基乙基次膦酸鎂已經(jīng)用硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑進(jìn)行預(yù)處理。
實(shí)施例1 取尼龍6樹(shù)脂、阻燃劑、阻燃協(xié)效無(wú)機(jī)填料、增韌劑、增容劑、增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料及抗氧劑，按下述組成及其質(zhì)量百分比將所有原料進(jìn)行共混 尼龍6樹(shù)脂68.8 三聚氰胺氰尿酸鹽 10 硼酸鋅 7 “核-殼”結(jié)構(gòu)MBS 8 雙酚A型固體環(huán)氧樹(shù)脂 1 有機(jī)蒙脫土 5 抗氧劑1010 0.1 抗氧劑1680.1 將上述所有原料投入混合機(jī)中混合均勻，然后加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出，該擠出機(jī)溫度分布如下，由進(jìn)料段到機(jī)頭分別為220℃、230℃、233℃、234℃、235℃、235℃、233℃、230℃、230℃、230℃，螺桿轉(zhuǎn)速160～180轉(zhuǎn)/分鐘，材料擠出后經(jīng)過(guò)水冷、切粒、過(guò)篩。再將所得粒料在80℃真空烘箱中充分干燥，在注塑機(jī)上注射成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣條。所制備復(fù)合物的力學(xué)性能按ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定，阻燃性能按美國(guó)電工協(xié)會(huì)UL94標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，CTI值按GB4207進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例2 取尼龍6樹(shù)脂、阻燃劑、阻燃協(xié)效無(wú)機(jī)填料、增韌劑、增容劑、增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料及抗氧劑，按下述組成及其質(zhì)量百分比將所有原料進(jìn)行共混 尼龍6樹(shù)脂 48.5 三聚氰胺氰尿酸鹽 10 氫氧化鎂 12 硼酸鋅7 “核-殼”結(jié)構(gòu)MBS 12 雙酚A型固體環(huán)氧樹(shù)脂 2 硅灰石8 抗氧劑10100.25 抗氧劑168 0.25 將上述所有原料投入混合機(jī)中混合均勻，然后加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出，該擠出機(jī)溫度分布如下，由進(jìn)料段到機(jī)頭分別為220℃、230℃、233℃、234℃、235℃、235℃、233℃、230℃、230℃、230℃，螺桿轉(zhuǎn)速160～180轉(zhuǎn)/分鐘，材料擠出后經(jīng)過(guò)水冷、切粒、過(guò)篩。再將所得粒料在80℃真空烘箱中充分干燥，在注塑機(jī)上注射成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣條。所制備復(fù)合物的力學(xué)性能按ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定，阻燃性能按美國(guó)電工協(xié)會(huì)UL94標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，CTI值按GB4207進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例3 取尼龍6樹(shù)脂、阻燃劑、阻燃協(xié)效無(wú)機(jī)填料、增韌劑、增容劑、增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料及抗氧劑，按下述組成及其質(zhì)量百分比將所有原料進(jìn)行共混 尼龍6樹(shù)脂 53.5 三聚氰胺聚磷酸鹽10 氫氧化鎂12 氧化鋅 5 “核-殼”結(jié)構(gòu)MBS12 雙酚A型固體環(huán)氧樹(shù)脂 2 有機(jī)蒙脫土 5 抗氧劑10100.25 抗氧劑168 0.25 將上述所有原料投入混合機(jī)中混合均勻，然后加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出，該擠出機(jī)溫度分布如下，由進(jìn)料段到機(jī)頭分別為220℃、230℃、233℃、234℃、235℃、235℃、233℃、230℃、230℃、230℃，螺桿轉(zhuǎn)速160～180轉(zhuǎn)/分鐘，材料擠出后經(jīng)過(guò)水冷、切粒、過(guò)篩。再將所得粒料在80℃真空烘箱中充分干燥，在注塑機(jī)上注射成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣條。所制備復(fù)合物的力學(xué)性能按ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定，阻燃性能按美國(guó)電工協(xié)會(huì)UL94標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，CTI值按GB4207進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例4 取尼龍6樹(shù)脂、阻燃劑、阻燃協(xié)效無(wú)機(jī)填料、增韌劑、增容劑、增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料及抗氧劑，按下述組成及其質(zhì)量百分比將所有原料進(jìn)行共混 尼龍6樹(shù)脂 46.5 三聚氰胺氰尿酸鹽10 氫氧化鋁12 硼酸鋅 6 “核-殼”結(jié)構(gòu)MBS12 聚雙酚A羥基醚 3 硅灰石 10 抗氧劑1010 0.25 抗氧劑168 0.25 將上述所有原料投入混合機(jī)中混合均勻，然后加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出，該擠出機(jī)溫度分布如下，由進(jìn)料段到機(jī)頭分別為220℃、230℃、233℃、234℃、235℃、235℃、233℃、230℃、230℃、230℃，螺桿轉(zhuǎn)速160～180轉(zhuǎn)/分鐘，材料擠出后經(jīng)過(guò)水冷、切粒、過(guò)篩。再將所得粒料在80℃真空烘箱中充分干燥，在注塑機(jī)上注射成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣條。所制備復(fù)合物的力學(xué)性能按ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定，阻燃性能按美國(guó)電工協(xié)會(huì)UL94標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，CTI值按GB4207進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例5 取尼龍6樹(shù)脂、阻燃劑、阻燃協(xié)效劑、增韌劑、增容劑、增韌組分及抗氧劑，按下述組成及其質(zhì)量百分比將所有原料進(jìn)行共混 尼龍6樹(shù)脂 53.5 三聚氰胺氰尿酸鹽8 氫氧化鎂10 甲基乙基次磷酸鎂6 “核-殼”結(jié)構(gòu)MBS12 雙酚A型固體環(huán)氧樹(shù)脂 2 滑石粉 8 抗氧劑1010 0.25 抗氧劑168 0.25 將上述所有原料投入混合機(jī)中混合均勻，然后加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出，該擠出機(jī)溫度分布如下，由進(jìn)料段到機(jī)頭分別為220℃、230℃、233℃、234℃、235℃、235℃、233℃、230℃、230℃、230℃，螺桿轉(zhuǎn)速160～180轉(zhuǎn)/分鐘，材料擠出后經(jīng)過(guò)水冷、切粒、過(guò)篩。再將所得粒料在80℃真空烘箱中充分干燥，在注塑機(jī)上注射成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣條。所制備復(fù)合物的力學(xué)性能按ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定，阻燃性能按美國(guó)電工協(xié)會(huì)UL94標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，CTI值按GB4207進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例6 取尼龍6樹(shù)脂、阻燃劑、阻燃協(xié)效無(wú)機(jī)填料、增韌劑、增容劑、增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料及抗氧劑，按下述組成及其質(zhì)量百分比將所有原料進(jìn)行共混 尼龍6樹(shù)脂 58.5 聚磷酸銨4 三聚氰胺氰尿酸鹽8 硼酸鋅 7 “核-殼”結(jié)構(gòu)MBS12 雙酚A型固體環(huán)氧樹(shù)脂 2 硅灰石 8 抗氧劑1010 0.25 抗氧劑168 0.25 將上述所有原料投入混合機(jī)中混合均勻，然后加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出，該擠出機(jī)溫度分布如下，由進(jìn)料段到機(jī)頭分別為220℃、230℃、233℃、234℃、235℃、235℃、233℃、230℃、230℃、230℃，螺桿轉(zhuǎn)速160～180轉(zhuǎn)/分鐘，材料擠出后經(jīng)過(guò)水冷、切粒、過(guò)篩。再將所得粒料在80℃真空烘箱中充分干燥，在注塑機(jī)上注射成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣條。所制備復(fù)合物的力學(xué)性能按ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定，阻燃性能按美國(guó)電工協(xié)會(huì)UL94標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，CTI值按GB4207進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例7 取尼龍6樹(shù)脂、阻燃劑、阻燃協(xié)效無(wú)機(jī)填料、增韌劑、增容劑、增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料及抗氧劑，按下述組成及其質(zhì)量百分比將所有原料進(jìn)行共混 尼龍6樹(shù)脂 57.5 聚磷酸銨 2 三聚氰胺焦磷酸鹽 10 硼酸鋅 7 氧化鋅 4 “核-殼”結(jié)構(gòu)MBS 12 雙酚A型固體環(huán)氧樹(shù)脂2 有機(jī)蒙脫土 5 抗氧劑1010 0.25 抗氧劑168 0.25 將上述所有原料投入混合機(jī)中混合均勻，然后加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出，該擠出機(jī)溫度分布如下，由進(jìn)料段到機(jī)頭分別為220℃、230℃、233℃、234℃、235℃、235℃、233℃、230℃、230℃、230℃，螺桿轉(zhuǎn)速160～180轉(zhuǎn)/分鐘，材料擠出后經(jīng)過(guò)水冷、切粒、過(guò)篩。再將所得粒料在80℃真空烘箱中充分干燥，在注塑機(jī)上注射成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣條。所制備復(fù)合物的力學(xué)性能按ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定，阻燃性能按美國(guó)電工協(xié)會(huì)UL94標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，CTI值按GB4207進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例8 取尼龍6樹(shù)脂、阻燃劑、阻燃協(xié)效無(wú)機(jī)填料、增韌劑、增容劑、增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料及抗氧劑，按下述組成及其質(zhì)量百分比將所有原料進(jìn)行共混 尼龍6樹(shù)脂43.5 聚磷酸銨 2 三聚氰胺氰尿酸鹽 10 氫氧化鎂 12 硼酸鋅7 “核-殼”結(jié)構(gòu)MBS 12 雙酚A型固體環(huán)氧樹(shù)脂 2 硅灰石10 抗氧劑10100.25 抗氧劑168 0.25 將上述所有原料投入混合機(jī)中混合均勻，然后加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出，該擠出機(jī)溫度分布如下，由進(jìn)料段到機(jī)頭分別為220℃、230℃、233℃、234℃、235℃、235℃、233℃、230℃、230℃、230℃，螺桿轉(zhuǎn)速160～180轉(zhuǎn)/分鐘，材料擠出后經(jīng)過(guò)水冷、切粒、過(guò)篩。再將所得粒料在80℃真空烘箱中充分干燥，在注塑機(jī)上注射成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣條。所制備復(fù)合物的力學(xué)性能按ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定，阻燃性能按美國(guó)電工協(xié)會(huì)UL94標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，CTI值按GB4207進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表1所示。
表1 實(shí)施例1-8中制備的復(fù)合物的性能 從表1中可以看出，所有實(shí)施例所制備材料的垂直燃燒測(cè)試均通過(guò)UL94 V-0級(jí)(3.2mm)，CTI值≥500V，并且具有優(yōu)異的力學(xué)性能。因此，本發(fā)明解決了高阻燃性(UL94 V-0級(jí))和高CTI值難以同時(shí)滿足的難題，使得該材料既具有優(yōu)異的阻燃性能又具有良好的電絕緣性能。該復(fù)合物不含鹵素、重金屬等有害有毒物質(zhì)，燃燒過(guò)程中發(fā)煙量少、毒性小，對(duì)環(huán)境友好，符合歐盟的RoHS和WEEE指令。其制備方法具有加工工藝簡(jiǎn)單、加工方便、易于操作、對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染、所制得的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)。該復(fù)合物適用于制造低壓真空接觸器、變壓器線圈骨架、耐高溫繼電器、斷路器、高壓電器開(kāi)關(guān)、把手、薄壁電子電器元件等。
表2 實(shí)施例1-8所用原料及其牌號(hào)和廠家
權(quán)利要求
1.一種高CTI值的無(wú)鹵阻燃尼龍6復(fù)合物，其特征在于，復(fù)合物組分及其質(zhì)量百分含量為尼龍643.5～68.8wt.％、阻燃劑10～12wt.％、阻燃協(xié)效無(wú)機(jī)填料7～19wt.％、增韌劑8～12wt.％、增容劑1～3wt.％、增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料5～10wt.％、抗氧劑0.2～0.5wt.％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高CTI值的無(wú)鹵阻燃尼龍6復(fù)合物，其特征在于，所述尼龍6相對(duì)粘度為2.4～2.6Pa·S。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高CTI值的無(wú)鹵阻燃尼龍6復(fù)合物，其特征在于，所述阻燃劑為三聚氰胺氰尿酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽、三聚氰胺焦磷酸鹽、聚磷酸銨中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高CTI值的無(wú)鹵阻燃尼龍6復(fù)合物，其特征在于，所述的阻燃協(xié)效無(wú)機(jī)填料為氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅、氧化鋅、甲基乙基次膦酸鎂中的至少一種，其表面均經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高CTI值的無(wú)鹵阻燃尼龍6復(fù)合物，其特征在于，所述的增韌劑為甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)，該共聚物具有以交聯(lián)聚丁二烯為核、聚甲基丙烯酸甲酯為殼的“核-殼”結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高CTI值的無(wú)鹵阻燃尼龍6復(fù)合物，其特征在于，所述的增容劑為雙酚A型固體環(huán)氧樹(shù)脂或聚雙酚A羥基醚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高CTI值的無(wú)鹵阻燃尼龍6復(fù)合物，其特征在于，所述的增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料為表面改性的硅灰石、滑石粉，有機(jī)蒙脫土中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高CTI值的無(wú)鹵阻燃尼龍6復(fù)合物，其特征在于，所述的抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯(即抗氧劑1010)、三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯(即抗氧劑168)中的一種或兩種的混和物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高CTI值的無(wú)鹵阻燃尼龍6復(fù)合物的制備方法，其特征在于，具體的方法及步驟包括
第一步，將尼龍6在80℃電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中充分干燥，阻燃劑、阻燃協(xié)效無(wú)機(jī)填料、增韌劑、增容劑、增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料分別在70℃的真空烘箱內(nèi)充分干燥；
第二步，按照上述的質(zhì)量百分比，稱取尼龍6、阻燃劑、阻燃協(xié)效無(wú)機(jī)填料、增韌劑、增容劑、增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料和抗氧劑，并將所有原料投入混合機(jī)中混合均勻；
第三步，將混合好的物料通過(guò)料斗加入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行熔融共混擠出復(fù)合物熔體，螺桿轉(zhuǎn)速為160～180轉(zhuǎn)/分鐘，料筒各段溫度為220～235℃，機(jī)頭出口溫度為230～232℃；
第四步，將擠出的復(fù)合物熔體拉條浸入冷水水槽內(nèi)冷卻，并在造粒機(jī)上造粒，然后過(guò)篩、干燥，最終得到具有高CTI值的無(wú)鹵阻燃尼龍6復(fù)合物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高CTI值的無(wú)鹵阻燃尼龍6復(fù)合物及其制備方法，該復(fù)合物的組分及其質(zhì)量百分含量為尼龍643.5～68.8wt.％、阻燃劑10～12wt.％、阻燃協(xié)效無(wú)機(jī)填料7～19wt.％、增韌劑8～12wt.％、增容劑1～3wt.％、增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料5～10wt.％、抗氧劑0.2～0.5wt.％，采用高速預(yù)混合分散一次擠出工藝制得。本發(fā)明公開(kāi)的復(fù)合物擁有高達(dá)550V的CTI值和達(dá)到UL94V-0級(jí)的優(yōu)異阻燃性；同時(shí)通過(guò)綜合改性技術(shù)使聚合物具備了良好的力學(xué)性能，其中拉伸強(qiáng)度達(dá)70.5MPa，彎曲強(qiáng)度達(dá)90.7MPa，缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)28.1kJ/m2。本發(fā)明解決了高阻燃性和高CTI值難以同時(shí)滿足的難題，所發(fā)明的尼龍6復(fù)合物非常適用于制造低壓真空接觸器、變壓器線圈骨架、耐高溫繼電器、斷路器、高壓電器開(kāi)關(guān)、把手、薄壁電子電器元件等。
文檔編號(hào)C08L77/02GK101812231SQ20101015122
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者汪曉東, 孫雙月, 武德珍 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)