一种无卤阻燃玻纤增强尼龙材料及其制备方法.pdf

本发明公开了一种无卤阻燃玻纤增强尼龙材料及其制备方法。无卤阻燃玻纤增强尼龙材料按质量百分含量由以下组分组成：PA644-70％；无卤阻燃剂15-25％；偶联剂0.2-0.4％；抗氧剂0.2-0.4％；润滑剂0.3-0.5％；玻璃纤维10-30％。本发明制备的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料具有机械力学性能优良、阻燃性能优良、抑烟、热变形温度高等特点，而且无污染，符合环保要求，成本较低。

权利要求书
1.  一种无卤阻燃玻纤增强尼龙材料，其特征在于，按质量百分含量由以下组分 组成：

所述的无卤阻燃剂由水滑石和红磷复配而成的复合无卤阻燃剂。

2.  根据权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料，其特征在于，尼龙6 的相对粘度为2.4-2.8。

3.  根据权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料，其特征在于，复合 无卤阻燃剂中水滑石与红磷的质量比为1:1-2:1，水滑石为镁铝碳酸根型水滑 石和/或锌镁铝碳酸根型水滑石。

4.  根据权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料，其特征在于，红磷 为微胶囊化红磷母粒。

5.  根据权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料，其特征在于，偶联 剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷。

6.  根据权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料，其特征在于，抗氧 剂由受阻酚类抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和 亚磷酸酯类抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯混合而成。

7.  根据权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料，其特征在于，润滑 剂为硬脂酸钙、正N-N’乙撑双硬脂酰胺、硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯中的一 种或两种。

8.  根据权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料，其特征在于，玻璃 纤维为无碱玻璃纤维，直径为9-14μm。

9.  一种如权利要求1至8中任一权利要求所述的无卤阻燃玻纤增强尼龙材 料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按权利要求1所述的质量百分含量称取各组分，并将称取的PA6 树脂切片在80-100℃温度下干燥4-6小时，其它组分在60-80℃温度下干燥2 小时以上；
步骤二、将干燥后的PA6树脂切片、水滑石和红磷复合无卤阻燃剂、偶联 剂、抗氧剂及润滑剂在高速混合机中混合均匀，搅拌所需时间为10-15分钟；
步骤三、将步骤二混匀后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，将玻璃纤 维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，经高温挤出机熔融共混挤出、冷却、风干、 造粒；
其中，双螺杆挤出机的温度设置为：一区：200-220℃；二区：230-250℃； 三区:240-260℃；四区：240-265℃；五区：230-250℃；六区：230-245℃； 七区：220-240℃；八区：210-230℃；机头温度：220-230℃；螺杆转速控制 在250-350转/分钟。

说明书一种无卤阻燃玻纤增强尼龙材料及其制备方法
[技术领域]
本发明涉及工程塑料改性技术领域，尤其涉及一种无卤阻燃玻纤增强尼龙 材料及其制备方法。
[背景技术]
尼龙6是一种综合性能优良的工程塑料，具有的较高的机械力学强度、耐 磨性、自润滑性、耐侯性、易注塑成型等优点。阻燃增强尼龙6材料因具有高 刚性、高强度、高耐热性、良好的阻燃性等优点而广泛应用于电子电器行业， 如开关、端子、连接器、继电器、接插件等。
目前国内的阻燃增强尼龙材料大多使用溴系阻燃剂，溴系阻燃剂对人类健 康和环境危害较大。随着人们环保意识的日益提高以及国家相关环保法律法规 的日趋完善，环保的无卤阻燃尼龙6材料的开发越显重要和迫切。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种符合环保要求，成本较低的无卤阻燃 玻纤增强尼龙材料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种无卤阻燃玻纤增 强尼龙材料，按质量百分含量由以下组分组成：


所述的无卤阻燃剂由水滑石和红磷复配而成的复合无卤阻燃剂。
以上所述的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料，尼龙6的相对粘度为2.4-2.8。
以上所述的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料，复合无卤阻燃剂中水滑石与红磷 的质量比为1:1-2:1。水滑石为镁铝碳酸根型水滑石和/或锌镁铝碳酸根型水滑 石。
以上所述的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料，红磷为微胶囊化红磷母粒。
以上所述的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料，偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅 烷。
以上所述的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料，抗氧剂由受阻酚类抗氧剂四[β- (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸酯类抗氧剂双(2,4- 二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯混合而成。
以上所述的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料，润滑剂为硬脂酸钙、正N-N’乙 撑双硬脂酰胺、硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或两种。
以上所述的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料，玻璃纤维为无碱玻璃纤维，直径 为9-14μm。
一种上述的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按权利要求1所述的质量百分含量称取各组分，并将称取的PA6 树脂切片在80-100℃温度下干燥4-6小时，其它组分在60-80℃温度下干燥2 小时以上；
步骤二、将干燥后的PA6树脂切片、水滑石和红磷复合无卤阻燃剂、偶联 剂、抗氧剂及润滑剂在高速混合机中混合均匀，搅拌所需时间为10-15分钟；
步骤三、将步骤二混匀后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，将玻璃纤 维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，经高温挤出机熔融共混挤出、冷却、风干、 造粒；
其中，双螺杆挤出机的温度设置为：一区：200-220℃；二区：230-250℃； 三区:240-260℃；四区：240-265℃；五区：230-250℃；六区：230-245℃； 七区：220-240℃；八区：210-230℃；机头温度：220-230℃；螺杆转速控制 在250-350转/分钟。
本发明制备的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料具有机械力学性能优良、阻燃性 能优良、抑烟、热变形温度高等特点；而且无污染，符合环保要求，成本较低。
[具体实施方式]
下面通过实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料，按质量百分含量由以下组分组成：

其中，PA6为中低等粘度的树脂，相对粘度范围2.4-2.8。
无卤阻燃剂为表面经过处理的水滑石和微胶囊化红磷按质量比6:4(可行的 配比为1:1-2:1)复配而成。其中水滑石为镁铝碳酸根型水滑石或锌镁铝碳酸根 型水滑石中的一种或两种；水滑石表面处理剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或 铝酸酯偶联剂中的一种或两种。红磷为微胶囊化红磷母粒。
偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
抗氧剂由受阻酚类抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊 四醇酯和亚磷酸酯类抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯按质 量比1:1混合而成。
润滑剂可以为硬脂酸钙、正N-N’乙撑双硬脂酰胺、硅酮粉、季戊四醇硬 脂酸酯中的一种或两种。
玻璃纤维以为无碱短纤，直径为：9-14μm。
本发明的无卤阻燃玻纤增强PA6材料及其制备方法，包括：
步骤一、按权利要求1所述的质量百分含量称取各组分，并将称取的PA6 树脂切片在80-100℃温度下干燥4-6小时，其它组分在60-80℃温度下干燥2 小时以上。
步骤二、将干燥后的PA6树脂切片、表面经过处理的水滑石和红磷复合无 卤阻燃剂、偶联剂、抗氧剂及润滑剂在高速混合机中混合均匀，搅拌所需时间 为10-15分钟。
步骤三、将步骤二混匀后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，将玻璃纤 维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，经高温挤出机熔融共混挤出、冷却、风干、 造粒。
其中，双螺杆挤出机的温度设置为：一区：200-220℃；二区：230-250℃； 三区:240-260℃；四区：240-265℃；五区：230-250℃；六区：230-245℃；七 区：220-240℃；八区：210-230℃；机头温度：220-230℃；螺杆转速控制在 250-350r/分钟。
下面结合实施例对本发明做一详细的阐述。其中在下述各个实施例中： 尼龙6树脂的相对粘度为2.5，牌号：新会美达PA6M2500；
水滑石为镁铝碳酸根型水滑石，目数2000目牌号：南通艾德旺化工M-3；
红磷为微胶囊化红磷母粒牌号：广州银塑FRP-750；
偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷牌号：沸点KH550；
主抗氧化剂和辅助抗氧剂均为瑞士汽巴1010和626；
润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯牌号：科宁PETS P861；
玻璃纤维为短纤(纤维直径9μm，短切长度3mm)牌号：重庆复材 ECS301NF；
实施例1
将PA6树脂在90℃条件下干燥6小时，其余的物料在70℃条件下干燥3小 时。称取PA6树脂67kg，复合无卤阻燃剂22kg，偶联剂0.2kg，抗氧剂0.4kg (其中主抗氧剂10100.2kg、辅抗氧剂6260.2kg)，润滑剂0.4kg(其中TAF 0.4kg)；然后在高速混合机中搅拌10分钟。再将混匀后的料加入到双螺杆挤出 机的料斗中，控制各段温度在：一区：220℃；二区：250℃；三区:260℃； 四区：250℃；五区：250℃；六区：240℃；七区：240℃；八区：230℃； 机头温度：240℃，螺杆转速320r/分钟，将10kg玻璃纤维从双螺杆中段的喂料 口加入，经熔融共混挤出、水冷、风干、切粒、烘干，最后包装成袋即无卤阻 燃玻纤增强PA6材料。
实施例2
将PA6树脂在90℃条件下干燥6小时，其余的物料在70℃条件下干燥3小 时。称取PA6树脂61kg，复合无卤阻燃剂18kg，偶联剂0.2kg，抗氧剂0.4kg (其中主抗氧剂10100.2kg、辅抗氧剂6260.2kg)，润滑剂0.4kg(其中TAF 0.4kg)；然后在高速混合机中搅拌10分钟。再将混匀后的料加入到双螺杆挤出 机的料斗中，控制各段温度在：一区：220℃；二区：250℃；三区:260℃； 四区：250℃；五区：250℃；六区：240℃；七区：240℃；八区：230℃； 机头温度：240℃，螺杆转速320r/分钟，将20kg玻璃纤维从双螺杆中段的喂料 口加入，经熔融共混挤出、水冷、风干、切粒、烘干，最后包装成袋即无卤阻 燃玻纤增强PA6材料。
实施例3
将PA6树脂在90℃条件下干燥6小时，其余的物料在70℃条件下干燥3小 时。称取PA6树脂54kg，复合无卤阻燃剂15kg，偶联剂0.2kg，抗氧剂0.4kg (其中主抗氧剂10100.2kg、辅抗氧剂6260.2kg)，润滑剂0.4kg(其中TAF 0.4kg)；然后在高速混合机中搅拌10分钟。再将混匀后的料加入到双螺杆挤出 机的料斗中，控制各段温度在：一区：220℃；二区：250℃；三区:260℃； 四区：250℃；五区：250℃；六区：240℃；七区：240℃；八区：230℃； 机头温度：240℃，螺杆转速320r/分钟，将30kg玻璃纤维从双螺杆中段的喂料 口加入，经熔融共混挤出、水冷、风干、切粒、烘干，最后包装成袋即无卤阻 燃玻纤增强PA6材料。
将实施例1至3的无卤阻燃玻纤增强PA6材料注塑成标准测试样条，测试 性能如下表所示：

本发明以上实施例采用的表面经过处理的水滑石和红磷复合阻燃剂，不含 卤素。水滑石(Layered Double Hydroxides,简称LDHs，典型的LDHs化合物 是镁铝碳酸根型水滑石：Mg6Al2(OH)16〃4H2O)是一类具有层状结构的双金属 氢氧化物，其兼具了氢氧化镁和氢氧化铝阻燃剂的优点，又克服了他们各自的 不足。且水滑石和红磷有非常好的协同阻燃作用，具有阻燃、填充、消烟三种 功能。此复合阻燃剂是一种高效、无卤、无毒、低烟的阻燃剂。
本发明以上实施例制备的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料具有机械力学性能优 良、阻燃性能优良、抑烟、热变形温度高等特点；而且无污染，符合环保要求， 成本较低。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在 本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的权利要求保护范围之内。