一種用于低壓電器外殼的低成本無鹵阻燃聚酰胺材料的制作方法
【專利說明】
[0001] 本發(fā)明專利申請是中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局受理的【申請?zhí)枴?201110117597. 4,申請日：2011年05月09日，申請人：本松工程塑料(杭州)有限公司，發(fā)明 名稱：一種用于低壓電器外殼的低成本無鹵阻燃聚酰胺材料的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種用于制作低壓電器外殼時，既具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，又具有 穩(wěn)定的阻燃效果的一種用于低壓電器外殼的低成本無鹵阻燃聚酰胺材料，屬無鹵阻燃聚酰 胺材料制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003] 名稱"無鹵阻燃增強聚酰胺組合物及其制備的模制品"（CN101735609A)有如下組 分組成：（1)35-70重量％的半芳香族聚酰胺樹脂；（2) 10-35重量％的阻燃劑；（3) 0-5重量％ 的阻燃協(xié)效劑；(4) 15-50重量％的無機增強填料；（5)至少一種抗氧化劑；(6)至少一種無 機納米材料；（1)-(6)的總和為重量100%。
[0004] 名稱"一種無鹵無磷環(huán)保阻燃的聚酰胺樹脂及其制備方法"（CN101085864A)，聚酰 胺樹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%;增韌劑2-15%; 抗氧劑0. 1-1%;熱穩(wěn)定劑0. 1-2%;結(jié)晶促進劑0. 1-2%。
[0005] 低壓電器是指用于額定電壓交流1200V或直流1500V以下的電路內(nèi)起通斷、保護、 控制、轉(zhuǎn)換或調(diào)節(jié)作用的電器產(chǎn)品。其外殼大多是由各類電工絕緣塑料制成，電工絕緣塑料 的正確選用不僅會影響到電器設(shè)備的容量和體積，而且還直接關(guān)系到電氣線路運行的質(zhì)量 和壽命。對于低壓電器中所使用的絕緣材料，由于使用電壓低，選材時往往不必太注重材料 的電氣性能，因為一般的絕緣塑料差不多都有勝任低壓絕緣的能力，直接由絕緣材料的介 電性能所引起的事故很少。相比之下，其他性能就顯得更為重要，如力學(xué)性能、耐熱性、阻燃 性、加工性能、是否環(huán)保、性價比和使用壽命等(周琨生.工程塑料在低壓電器中的應(yīng)用. 電氣制造，2007年第8期，第44頁第2段)。
[0006] 根據(jù)電器行業(yè)國家標準GB10963. 1-2005《電氣附件家用及類似場所用過電流保護 斷路器第1部分》，對于保護電路部件，灼熱絲試驗和耐熱試驗是兩個非常關(guān)鍵的試驗要求。
[0007] 灼熱絲試驗是采用模擬技術(shù)評定使用環(huán)境中灼熱元件或過載電阻之類的熱源，在 短時間內(nèi)所造成的熱應(yīng)力的著火危險性。
[0008] 早期，灼熱絲試驗就被電器類國標如GB1497 -85《低壓電器基本要求》、GB 3836. 1-83《防爆電氣設(shè)備通用要求》、GB4706. 1-84《家用和類似用途電器的安全通用要 求》、GB6829-86《漏電電流動作保護器》等所引用，灼熱絲試驗是低壓電器、電機和電動工具 等電工產(chǎn)品的重要試驗項目之一(泰肖肖等.電工電子產(chǎn)品著火危險試驗一灼熱絲法儀器 簡介.低壓電器，1992年04期，第29頁第3段)。灼熱絲試驗通過灼熱絲燃燒指數(shù)（GWFI， glow-wireflammabilityindex)來判斷試驗是否通過。灼熱絲燃燒指數(shù)中有兩個數(shù)值，一 個是"灼熱絲溫度"，一個是"離開灼熱絲后試樣的火焰或輝光熄滅時間"（以下簡稱"灼熱 絲時間"）（參見國家標準GB/T5169. 12-2006)。比如灼熱絲燃燒指數(shù)（750°C，10s)，代表試 樣通過750°C灼熱絲，灼熱絲時間為10s。灼熱絲溫度越高，灼熱絲時間越短，代表試樣的著 火危險性越低。尤其是對阻燃有嚴格需求的場合，例如存在易燃易爆氣體的場合，灼熱絲時 間越短越好。
[0009] 近年隨著家用電器在使用過程中因內(nèi)部塑料件著火而導(dǎo)致的火災(zāi)事件頻頻發(fā)生， 歐盟國際電工協(xié)會（IEC)的另一種阻燃評價方法--灼熱絲阻燃測試標準（IEC60695) 日益?zhèn)涫荜P(guān)注。按照標準IEC60695-2-12: 2000,灼熱絲時間小于30s即為合格。
[0010] (1)電器灼熱絲試驗 ①灼熱絲燃燒指數(shù)定義(參見GB/T5169. 12-2006) 灼熱絲燃燒指數(shù)（GWFI)glow-wireflammabilityindex(GWFI)的定義是：一個規(guī) 定厚度的試驗樣品在連續(xù)三次試驗中的最高試驗溫度，應(yīng)滿足以下條件之一： a) 在移開灼熱絲后的30s內(nèi)試驗樣品的火焰或灼熱熄滅，并且放置在試驗樣品下面的 包裝絹紙沒有起燃； b) 試驗樣品沒有起燃。
[0011] 從定義中可以看出，灼熱絲燃燒指數(shù)包含兩個重要參數(shù)，試驗溫度和燃燒時間。其 中試驗溫度最高嚴酷等級為960°C。試驗結(jié)果以移開灼熱絲后的燃燒時間判定，小于30s合 格，也就是國標規(guī)定的灼熱絲時間不能超過30s。
[0012] ②灼熱絲試驗要求（參見電器行業(yè)國家標準GB10963. 1-2005) 9. 15耐異常發(fā)熱和耐燃(灼熱絲試驗） 在下列條件下，按GB/T5169. 10-1997中的第4章至第10章進行灼熱絲試驗： --對斷路器中把載流部件和保護電路部件保持在其位置上必需的，用絕緣材料制成 的外部部件，在（960 ±15) °C的溫度下進行試驗： 如果符合下列要求，可看作試品通過灼熱絲試驗： --沒有可見的火焰，也沒用持續(xù)的輝光； --在灼熱絲移開后，試品上的火焰和輝光在30s內(nèi)自行熄滅。
[0013] 此外，不應(yīng)點燃薄紙或燒焦松木板。
[0014] 根據(jù)上述國標要求，對于保護電路的外殼，試驗溫度要求的最高標準為960°C，也 屬于灼熱絲試驗的最高嚴酷等級。 (2)耐熱試驗（參見電器行業(yè)國家標準GB10963. 1-2005) 根據(jù)國標的耐熱試驗要求，需要低壓電器外殼能夠經(jīng)受因異?，F(xiàn)象引起局部過熱的溫 度（125±2) °C，以確保發(fā)生異常故障下低壓電器外殼不變形、不熔化。也就是對于外殼材 料的熱變形溫度要求很高，至少要保證材料的熱變形溫度大于125°C，而純PA6樹脂的熱變 形只有60°C。
[0015] 低壓電器的外殼大多是由各類電工絕緣塑料制成，因直接與電接觸，往往因高壓、 發(fā)熱、放電產(chǎn)生電火花等原因燃燒，引起火災(zāi)。為此，對低壓電器外殼用聚酰胺類絕緣塑料 進行阻燃改性是非常必要的。國家標準GB10963. 1-2005《電氣附件家用及類似場所用過電 流保護斷路器第1部分》的9. 15條款一耐異常發(fā)熱和耐燃中明確規(guī)定了用絕緣材料制成的 不同外部部件的阻燃性能要求：（1)對斷路器中把載流部件和保護電路部件保持在其位置 上所必需的絕緣材料外部部件，需通過960°C灼熱絲試驗（即按照GB/T5169. 10-1997標準 進行試驗，在960°C的灼熱絲移開后，試品上的火焰和輝光須在30s內(nèi)自行熄滅或沒有可 見的火焰，也沒有持續(xù)的輝光）；（2)對所有其他由絕緣材料制成的外部部件，需通過650°C 灼熱絲試驗。
[0016] 尼龍6和尼龍66是在電子電器中應(yīng)用最廣的工程塑料之一。經(jīng)過增強、阻燃、增 韌等改性后的尼龍6和尼龍66,完全可以滿足電子電器工業(yè)領(lǐng)域?qū)Σ牧系膹姸?、阻燃性、?絕緣性、耐漏電起痕及外觀等性能的要求。對于電子電器行業(yè)中使用的聚酰胺塑料制品如 斷路器、交流接觸器、繼電器、墻壁開關(guān)、電源連接器、電捅排、插座等，因直接與電接觸，往 往因高壓、發(fā)熱、放電產(chǎn)生電火花等原因燃燒，引起火災(zāi)；為此，對電子電器用聚酰胺進 行阻燃改性是非常必要的。尼龍6和尼龍66的阻燃改性方法一般添加一種或幾種阻燃 齊U、熱氧穩(wěn)定劑、其他加工助劑等。阻燃改性聚酰胺工程塑料依據(jù)添加阻燃劑的不同類型， 可分為環(huán)保型阻燃聚酰胺和無鹵環(huán)保型阻燃聚酰胺。顯然無鹵環(huán)保型阻燃聚酰胺材料的檔 次比環(huán)保型阻燃聚酰胺更高一籌。（方萬漂等.電子電器業(yè)用阻燃改性聚酰胺，塑料工業(yè)， 2006, 34 (2)，第 64頁，第 1-2段） 三聚氰胺氰尿酸鹽（簡稱MCA)是一種無鹵阻燃劑。由于其分子中只含有阻燃元素氮， 不含有鹵素，用它阻燃的材料燃燒時不產(chǎn)生有毒氣體，是一種環(huán)境友好型添加劑。MCA阻燃 P