一種有機粘土協(xié)同阻燃pa6復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及高分子材料【技術領域】的一種有機粘土協(xié)同阻燃PA6復合材料及其制備方法。所述PA6復合材料的各組分及各組分重量與PA6的重量百分比為：有機粘土7.5%～10%，微膠囊紅磷7.5%～10%，抗氧劑10980.2%～1%，硅酮0.2～1%；所述PA6復合材料的制備方法包括如下步驟：硅酸鹽粘土的純化；制備有機粘土；按上述配比稱取各組分，放入高速混合機中混合，然后在雙螺桿擠出機中熔融共混并擠出造粒，烘干后即得有機粘土協(xié)同阻燃PA6母料。本發(fā)明制備的PA6復合材料垂直燃燒性能達到V-0級，所用的阻燃劑量減少，保證了復合材料的力學性能；且利用硅酮作為潤滑劑，提高了PA6復合材料的加工流動性能。
【專利說明】一種有機粘土協(xié)同阻燃PA6復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及阻燃PA6復合材料的制備。特別是一種有機粘土協(xié)同阻燃PA6復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]聚酰胺(通常稱為Nylon，英文縮寫為PA)，是五大通用工程塑料中產(chǎn)量最大、
品種最多、用途最廣泛、綜合性能優(yōu)良的一類樹脂。在眾多尼龍品種中，PA6、PA66的產(chǎn)量和消耗量最大，約占聚酰胺總量的90%以上。尼龍的應用之所以能居五大工程塑料之首，主要是其集諸多優(yōu)異性能于一身，在力學性能、化學性能、熱性能等方面有突出的特點。但是尼龍也有明顯的缺點，如吸水性較強，因此帶來制品的尺寸穩(wěn)定性較差，并且阻燃性能較差(極限氧指數(shù)只有22左右)，一定程度上限制了其在更多領域的應用。因此，需要對尼龍阻燃性能進行改性以使其應用范圍更廣泛，并且隨著人類環(huán)保意識的增強，綠色環(huán)保阻燃尼龍材料將越來越受到市場的重視。
[0003]目前，鹵系阻燃劑在使用中存在著嚴重缺點:降低被阻燃聚合物基材的抗紫外線穩(wěn)定性，燃燒時生成較多的煙、腐蝕性氣體和有毒氣體，且鹵系阻燃劑一般與氧化銻并用，從而使材料的生煙量與有毒氣體生成量更大。因此，此類阻燃劑的環(huán)保性與安全性受到質疑。微膠囊紅磷(MRP)是一類性能優(yōu)異的無機磷系阻燃劑，其特點是將每一個紅磷的微粒用一層連續(xù)緊密的無機物或高分子樹脂薄膜“包裝”起來，以使紅磷和外界隔絕，芯材被壁材保護起來，這可克服普通紅磷做阻燃劑的缺陷，具有高效的阻燃性、廣泛的應用性、安全無毒、對基材物理及 機械性能影響小、并可通過對囊材的選擇實現(xiàn)多種阻燃元素(阻燃齊Li)的配伍復合，符合阻燃劑高效無鹵低毒低煙的發(fā)展趨勢。文獻1:Yuan Liu,《Melaminecyanurate-microencapsulated red phosphorus flame retardant unreinforced and glassfiber reinforced polyamide 66》中考查了三聚氰胺氰尿酸鹽包覆的微膠囊紅磷對玻璃纖維增強PA6阻燃性能、機械性能的影響。德國BASF公司研制的磷系阻燃PA6，具有高強度、高韌性、耐焊接，是電氣和汽車部件的理想材料。但相比普通的力學改性，阻燃改性需要更多的添加劑，但過量的添加劑(例如:紅磷、氫氧化鋁)會嚴重影響材料的力學性能，同時還會很大程度地影響加工性能。
[0004]眾所周知，具有層狀結構的硅酸鹽粘土是近年來研究比較多的一類增強材料，而且此結構能起到延緩高分子材料熱釋放速率的作用，具有一定的阻燃效果，通過研究發(fā)現(xiàn)，利用該物質與阻燃劑復配會起到事半功倍的效果，采用少量的阻燃劑就可以使材料垂直燃燒性能達到V-O級，而且材料的力學性能受到的影響很小。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種有機粘土協(xié)同阻燃PA6復合材料，旨在克服阻燃劑添加量對材料力學性能的影響，使其不僅能滿足材料的阻燃性能，而且具有無鹵、無毒、力學性能優(yōu)良等優(yōu)點，對人體傷害及環(huán)境污染程度低。[0006]本發(fā)明的另一個目的是提供上述阻燃PA6復合材料的制備方法。
[0007]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案是:先對硅酸鹽粘土進行有機改性制備出有機粘土，再將有機粘土、微膠囊紅磷、抗氧劑、潤滑分散劑與PA6按一定配比共混擠出，得到產(chǎn)品，其步驟如下:
(1)將硅酸鹽粘土溶入一定量水中進行超聲，加入分散劑攪拌，并調節(jié)體系
pH;然后將溶液沉降，傾析上層懸浮液，離心，洗滌，烘干，得到純化硅酸鹽粘土；
(2)將上述純化硅酸鹽粘土溶入一定量水中，加入引發(fā)劑后再加入偶聯(lián)劑反應；反應完成后，將產(chǎn)物抽濾、洗滌、烘干、過篩即得有機粘土 ；
(3)按一定配比分別稱取有機粘土、微膠囊紅磷與及PA6粒料，烘干；
(4)將上述已烘干的三種物料與適量抗氧劑、潤滑分散劑預混合，在雙螺桿擠出機中熔融共混并擠出造粒，烘干后即得有機粘土協(xié)同阻燃PA6母料。
[0008]本發(fā)明中，所述硅酸鹽粘土為凹凸棒土、蒙脫土中任一種；
本發(fā)明中，所述分散劑為六偏硫酸鈉、焦磷酸鈉或聚乙二醇200中任一種，分散劑用量為硅酸鹽粘土質量的I~4% ；
本發(fā)明中，所述引發(fā) 劑為過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉中的任一種，引發(fā)劑用量為純化硅酸鹽粘土質量的0.5~3% ；
本發(fā)明中，所述偶聯(lián)劑為硬脂酸鈉、十八烷基三甲基氯化銨或鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-311的任一種；
本發(fā)明中，所述抗氧劑為抗氧劑1098 ；
本發(fā)明中，所述潤滑分散劑為硅酮。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其優(yōu)點在于:
(I)阻燃PA6復合材料垂直燃燒性能達到V-O級時，所用的阻燃劑量減少，保證了復合材料的力學性能。
[0010](2)采用硅酮作為潤滑分散劑，提高了 PA6復合材料的加工流動性能，降低摩擦系數(shù)，縮短了成型工藝時間，PA6復合材料發(fā)生熱降解的可能性降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明一種有機粘土協(xié)同阻燃PA6制備工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0012]結合附圖，本發(fā)明一種有機粘土協(xié)同阻燃PA6的制備方法，具體步驟如下:
(1)稱取一定量娃酸鹽粘土，溶入適量水中，超聲處理15~25分鐘，加入I~4%娃酸鹽粘土質量的分散劑，在60~80 1:下充分攪拌均勻I~2小時，并用0.5 mo I/L的鹽酸調節(jié)體系PH至3~6，然后將溶液沉降，傾析上層懸浮液，離心，洗滌，烘干，得到純化硅酸鹽粘土；
(2)將上述純化硅酸鹽粘土溶入一定量水中，加入0.5~3%純化硅酸鹽粘土質量的引發(fā)劑，再加入I~5%純化硅酸鹽粘土質量的偶聯(lián)劑，反應I~4小時，反應完成后，將產(chǎn)物抽濾、洗滌、烘干、研磨過篩(200目)即得有機粘土 ；
(3)分別稱取PA6、有機粘土、微膠囊紅磷，烘干；然后稱取各助劑；其各組分的重量與PA6的重量百分比為:有機粘土 7.5%~10%，微膠囊紅磷7.5%~10%，抗氧劑1098 0.2%~1%，硅酮0.2~1% ；
(4)將上述物料放入高速混合機中混合，然后在雙螺桿擠出機中熔融共混并擠出造粒，烘干后即得有機粘土協(xié)同阻燃PA6母料。
[0013]實施例1
(1)稱取100克蒙脫土溶于適量水中，超聲處理25分鐘，加入4.0克六偏硫酸鈉，在80°〇下充分攪拌均勻2小時,并用0.5 mol/L的鹽酸調節(jié)體系pH至5~6，然后將溶液沉降，傾析上層懸浮液，離心，洗滌，烘干，得到純化蒙脫土；
(2)將80純化蒙脫土溶入一定量水中，加入2.4克過硫酸鈉，再加入4.0克硬脂酸鈉，反應4小時后，將產(chǎn)物抽濾、洗滌、烘干、研磨過篩(200目)即得有機蒙脫土 ；
(3)分別稱取400克PA6、30克有機粘土、40克微膠囊紅磷，烘干；然后稱取4克抗氧劑1098，2克硅酮；
(4)將上述物料放入高速混合機中混合，在雙螺桿擠出機中熔融共混并擠出造粒，烘干后即得有機粘土協(xié)同阻燃PA6母料。
[0014]實施例2
(1)稱取100克蒙脫土溶于適量水中，超聲處理25分鐘，加入1.0克焦磷酸鈉，在80 V下充分攪拌均勻I小 時，并用0.5 mol/L的鹽酸調節(jié)體系pH至3~4，然后將溶液沉降，傾析上層懸浮液，離心，洗滌，烘干，得到純化蒙脫土；
(2)將80克純化蒙脫土溶入一定量水中，加入0.4克過硫酸鈉，再加入0.8克鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-311，反應I小時后，將產(chǎn)物抽濾、洗滌、烘干、研磨過篩(200目)即得有機蒙脫土 ；
(3)分別稱取400克PA6、40克有機粘土、40克微膠囊紅磷，烘干；然后稱取0.8克抗氧劑1098，4克硅酮；
(4)將上述物料放入高速混合機中混合，在雙螺桿擠出機中熔融共混并擠出造粒，烘干后即得有機粘土協(xié)同阻燃PA6母料。
[0015]實施例3
(1)稱取100克凹凸棒土溶于適量水中，超聲處理15分鐘，加入2.0克六偏硫酸鈉，在80 1:下充分攪拌均勻2小時，并用0.5 mol/L的鹽酸調節(jié)體系pH至3~4，然后將溶液沉降，傾析上層懸浮液，離心，洗滌，烘干，得到純化凹凸棒土；
(2)將80克純化凹凸棒土溶入一定量水中，加入1.6克過硫酸鈉，再加入1.6克十八烷基三甲基氯化銨，反應4小時后，將產(chǎn)物抽濾、洗滌、烘干、研磨過篩(200目)即得有機凹凸棒土 ;
(3)分別稱取400克PA6、36克有機粘土、30克微膠囊紅磷，烘干；然后稱取2.0克抗氧劑1098，1.5克硅酮；
(4)將上述物料放入高速混合機中混合，在雙螺桿擠出機中熔融共混并擠出造粒，烘干后即得有機粘土協(xié)同阻燃PA6母料。
[0016]實施例4
(I)稱取100克凹凸棒土溶于適量水中，超聲處理20分鐘，加入2.0克聚乙二醇200，在80 1:下充分攪拌均勻1.5小時，并用0.5 mol/L的鹽酸調節(jié)體系pH至4~5，然后將溶液沉降，傾析上層懸浮液，離心，洗滌，烘干，得到純化凹凸棒土；(2)將80克純化凹凸棒土溶入一定量水中，加入1.0克過硫酸鈉，再加入1.0克十八烷基三甲基氯化銨，反應2小時后，將產(chǎn)物抽濾、洗滌、烘干、研磨過篩(200目)即得有機凹凸棒土 ;
(3)分別稱取400克PA6、34.29克有機粘土、25.71克微膠囊紅磷，烘干；然后稱取2.5克抗氧劑1098，0.8克硅酮；
(4)將上述物料放入高速混合機中混合，在雙螺桿擠出機中熔融共混并擠出造粒，烘干后即得有機粘土協(xié)同阻燃PA6母料。
[0017]取實施例1-4制備的復合材料進行性能測試對比，采用ASTM標準，測試標準如表I所示。
[0018]表1 PA6復合材料的阻燃性能、力學性能與加工性能
【權利要求】
1.一種有機粘土協(xié)同阻燃PA6復合材料及其制備方法，其特征在于所述方法包括以下制備步驟: 將硅酸鹽粘土溶入一定量水中進行超聲，加入分散劑攪拌，并調節(jié)體系 pH;然后將溶液沉降，傾析上層懸浮液，離心，洗滌，烘干，得到純化硅酸鹽粘土； (2)將上述純化硅酸鹽粘土溶入一定量水中，加入引發(fā)劑后再加入偶聯(lián)劑反應；反應完成后，將產(chǎn)物抽濾、洗滌、烘干、過篩即得有機粘土 ； (3)按一定配比分別稱取有機粘土、微膠囊紅磷與及PA6粒料，烘干； (4)將上述已烘干的三種物料與適量抗氧劑、潤滑分散劑加入到高速混合機混合，然后在雙螺桿擠出機中熔融共混并擠出造粒，烘干后即得有機粘土協(xié)同阻燃PA6母料。
2.如權利要求1所述的一種有機粘土協(xié)同阻燃PA6復合材料及其制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的一定配比是指有機粘土、微膠囊紅磷的重量與PA6的重量百分比:有機粘土 7.5%~10%，微膠囊紅磷7.5%~10%。
3.如權利要求1所述的一種有機粘土協(xié)同阻燃PA6復合材料及其制備方法，其特征在于步驟(4)中所述的抗氧劑選自抗氧劑1098。
【文檔編號】C08K3/02GK104017360SQ201410298019
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權日:2014年6月27日
【發(fā)明者】楊福興, 關琦, 楊小燕 申請人:南京化工職業(yè)技術學院