CN105504797A - 一种多色红磷阻燃尼龙组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多色红磷阻燃尼龙组合物，由以下重量百分比原料制成：聚酰胺40-70％；红磷阻燃剂5-20％；增强组分10-35％；颜料0.2-5％；4,4ˊ-双马来酰亚胺二苯甲烷0-3％；三烯丙基异氰脲酸酯0-3％；助剂0.2-3％。本发明中加入颜料，可提供多种颜色的红磷阻燃组合物，改变现有红磷阻燃组合物颜色单一的现状，同时采用特定的重量百分组分组合，具有良好的阻燃性能、力学性能、热学性能，及多种可配制的颜色，主要用于电子电气行业中，具备广阔的应用前景。本发明还提供了一种多色红磷阻燃尼龙组合物的制备方法，采用现有设备双螺杆挤出机即可实现，其制备简单，易于工业化生产和实施。
Description
技术领域
本发明涉及红磷阻燃尼龙材料领域，具体涉及一种多色红磷阻燃尼龙组合物及其制备方法。
背景技术
尼龙由于其在力学性能、热性能和化学性能等方面的突出优点，已成为五大通用工程中产量最大、品种最多、用途最广、综合性能优良的基础树脂。随着电子电气行业的迅速发展，尼龙所面临的使用环境越来越苛刻，因此对尼龙组合物的力学性能、阻燃性能、热性能、电性能等各方面的要求都随之进一步提高。目前市场上多数交流接触器基座、底座、线圈骨架，墙壁开关后座，船型开关基座、底座等塑料产品件基于性能和成本的考量多选用红磷阻燃尼龙组合物，而由于红磷的深红色限制，这些产品绝大部分都配制成黑色或深红色，色彩单一、不灵活，少数其他颜色如灰色的这类产品，都只能选择使用其他阻燃体系，成本提高20％甚到更多。
申请公布号为CN102382460A(申请号为201110325718.4)的中国发明专利申请公开了一种低酸析出红磷阻燃增强聚酰胺材料及其制备方法和应用，由以下重量百分比的原料制成：聚酰胺40％-65％；红磷阻燃剂5％-25％；防析出助剂1％-2％；热稳定剂0.5％-5.0％；润滑剂0.5％-2％；增强组分15％-40％。该技术方案通过其组分聚酰胺、红磷阻燃剂、防析出助剂、热稳定剂、润滑剂和增强组分相互间的配合、相互增强作用，使低酸析出红磷阻燃增强聚酰胺材料的性能远高于各组分的简单叠加之和，具有耐热、耐老化等优异的热学性能、高强度等优异的力学性能和高CTI等优异的电学性能，能够大大减少的酸析出。但是制备的低酸析出红磷阻燃增强聚酰胺材料仍颜色比较单一，需配制成黑色或深红色，限制了其使用范围。
申请公布号为CN104204097A(申请号为201380015671.9)的中国发明专利申请公开了一种浅色阻燃性聚酰胺，其包括：A)10至98重量％的热塑性聚酰胺；B)0.1至60重量％的红磷；C)0.5至20重量％的三聚氰胺化合物；D)1至30重量％的金红石形式的二氧化钛；E)0至40重量％的抗击改性剂，和F)0至60重量％的其他添加剂。其他添加剂可以为着色剂，着色剂可以为无机颜料，例如二氧化钛、群青、氧化铁、ZnO、薄水铝石、AlO(OH)，和炭黑，及有机颜料，有机颜料例如如酞菁、喹吖啶酮，染料例如蒽醌类。该技术方案通过上述组分的复配，虽然通过添加金红石形式的二氧化钛，使得聚酰胺材料颜色变浅，能够得到一种固有颜色浅且阻燃性能提高(尽可能无任何燃烧滴状物)的阻燃模塑组合物，但是其力学性能不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种多色红磷阻燃尼龙组合物，以解决现有产品中成本高和色彩单一的问题，并且能够保证优异的力学性能。
本发明提供的技术方案如下：一种多色红磷阻燃尼龙组合物，由以下重量百分比原料制成：
本发明中，采用特定的重量百分组分组合，加入颜料，可提供多种颜色的红磷阻燃组合物，改变现有红磷阻燃组合物颜色单一的现状，并在多色产品中可替代溴系阻燃组合物，极大降低材料成本，提供更高的电学性能。
作为优选，所述的多色红磷阻燃尼龙组合物，由以下重量百分比原料制成：
在优选技术方案中，添加了4,4'-双马来酰亚胺二苯甲烷和三烯丙基异氰脲酸酯，可促进聚酰胺的交联，保证力学性能，同时，交联能够形成特定的结构，提高阻燃性能和提高耐高温绝缘性能。
所述的聚酰胺为聚酰胺6、聚酰胺66中的一种或两种。其中，聚酰胺6和聚酰胺66均可采用市售产品。
所述的红磷阻燃剂可以是红磷粉，也可以是各种红磷含量的红磷阻燃母粒，即所述的红磷阻燃剂为红磷粉或者红磷阻燃母粒，基于运输安全和贮存、使用安全考量，作为优选，红磷重量百分含量40％-45％的红磷阻燃母粒(即所述的红磷阻燃母粒中红磷的重量百分含量为40％-45％)，红磷阻燃母粒在原料中的重量百分含量优选为10％-15％，含量过低时阻燃性能达不到电工要求，含量过高导致机械性能的降低、成本的浪费和配色困难；
所述的增强组分为玻璃纤维、碳纤维、玻璃微珠、滑石粉、云母粉、硅灰石、蒙脱土中的至少一种，增强组分可以赋予尼龙组合物更好的机械性能和耐热性，优选玻璃纤维。
所述的助剂为有利于加工和稳定的助剂，指稳定剂、润滑剂等中的至少一种，所述的稳定剂是选自受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯盐类稳定剂中的至少一种，优选抗氧剂1090和抗氧剂168，两者具有良好的协同作用，所述的润滑剂是选自长链脂肪酸、长链脂肪酸盐、长链脂肪酸脂或酰胺的衍生物中的至少一种，优选改性乙撑双脂肪酸酰胺(TAF)。
所述的多色为灰色、蓝色、绿色或黄色。
所述的颜料为钛白粉、炭黑、颜料蓝、颜料绿、颜料黄等配色所需常用颜料及其母粒，具体所用颜料种类和重量百分比由所需配制颜色决定。作为优选，所述的颜料为炭黑粉、颜料蓝、颜料绿、颜料黄等中的一种与钛白粉的混合物。钛白粉能让红磷阻燃尼龙组合物颜色变浅，再添加炭黑粉、颜料蓝、颜料绿、颜料黄等中的一种时，得到的红磷阻燃尼龙组合物就能变成我们需要的灰色、蓝色、绿色或黄色。
本发明还提供了一种多色红磷阻燃尼龙组合物的制备方法，其制备简单，易于工业化生产和实施。
一种多色红磷阻燃尼龙组合物的制备方法，包括以下步骤：
将聚酰胺、红磷阻燃剂、助剂、颜料以及选择性添加的4,4'-双马来酰亚胺二苯甲烷和三烯丙基异氰脲酸酯混合均匀，由第一加料器(即主喂料口)加入双螺杆挤出机，增强组分由第二加料器(第五工作段加料口)加入到双螺杆挤出机，经拉条、水冷、切粒，最后制得多色红磷阻燃尼龙组合物。
所述的双螺杆挤出机从进料段到机头(第一工作段至第九工作段以及模头)的温度分别为：245℃-280℃、245℃-280℃、245℃-280℃、230℃-265℃、220℃-245℃、210℃-240℃、210℃-235℃、200℃-230℃、200℃-230℃，模头的温度为235℃-260℃。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
与现有的红磷阻燃组合物相比，本发明的有益效果在于可提供多种颜色的红磷阻燃组合物，改变现有红磷阻燃组合物颜色单一的现状，并在多色产品中可替代溴系阻燃组合物，极大降低材料成本，提供更高的电学性能。
本发明的多色红磷阻燃尼龙组合物，在优选技术方案中，添加了4,4'-双马来酰亚胺二苯甲烷和三烯丙基异氰脲酸酯，4,4'-双马来酰亚胺二苯甲烷和三烯丙基异氰脲酸酯能够产生协同作用，不但能够保证良好的力学性能，同时，还能提高阻燃性能和提高耐高温绝缘性能。本发明的多色红磷阻燃尼龙组合物具有良好的阻燃性能、力学性能、热学性能，及多种可配制的颜色，主要用于电子电气行业中，具备广阔的应用前景。
具体实施方式
以下是本发明所述的一种多色红磷阻燃尼龙组合物的实施例，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
在下述各个实施例中，聚酰胺6为新会美达PA612400；聚酰胺66为神马PA66EPR27；玻璃纤维为泰山短纤435N；红磷阻燃剂为四川晨光440B(红磷阻燃母粒，红磷重量百分含量为40％-45％)；润滑剂为兴泰国光TAF；抗氧剂为1098和168。
对比例中，聚酰胺66为神马PA66EPR27；玻璃纤维为泰山短纤435N；十溴二苯乙烷为山东玉成产，锑为汉星产；润滑剂为兴泰国光TAF；抗氧剂为1098和168。
实施例1：
实施例2：
实施例3：
实施例4：
实施例5：
实施例5的配方基本与实施例4相同，多添加了0.5％的4,4'-双马来酰亚胺二苯甲烷。
实施例6：
实施例6的配方基本与实施例4相同，多添加了0.5％的4,4'-双马来酰亚胺二苯甲烷。
实施例7：
实施例7的配方基本与实施例4相同，多添加了0.5％的4,4'-双马来酰亚胺二苯甲烷和0.5％的三烯丙基异氰脲酸酯。
实施例8：
对比例1：
对比例2：
对比例3：
按实施例1-4和对比例1-3中各组分的配比，将聚酰胺、阻燃剂、助剂、颜料以及可选择性添加的4,4'-双马来酰亚胺二苯甲烷和三烯丙基异氰脲酸酯按重量百分比由高混机高速混合3min均匀后由第一加料器加入双螺杆挤出机，增强组分由第二加料器加入挤出机。挤出机温度由进料段到机头分别为：245℃-280℃、245℃-280℃、245℃-280℃、230℃-265℃、220℃-245℃、210℃-240℃、210℃-235℃、200℃-230℃、200℃-230℃，模头的温度为235℃-260℃。材料挤出后经拉条、水冷、切粒，然后包装制得各红磷阻燃尼龙组合物。
将所制得的组合物粒料在鼓风干燥箱中于110℃干燥4小时，然后由注塑机制备测试样条。测试结果见表1。
表1各实施例与对比例性能表
由表1中各实施例和对比例的性能可见，红磷阻燃尼龙组合物的力学性能和阻燃性能可以达到溴系阻燃尼龙组合物的性能水平，而相比之下，红磷阻燃尼龙组合物的漏电起痕指数比溴系阻燃尼龙组合物高的多，并且红磷阻燃尼龙组合物的密度比溴系阻燃尼龙组合物低的多。众所周知，溴系阻燃剂的价格比红磷阻燃剂价格高。
实施例7相比实施例4、5和6，实施例7中4,4'-双马来酰亚胺二苯甲烷和三烯丙基异氰脲酸酯能够产生协同作用，不但能够材料的力学性能，而且还能提高阻燃性、耐高温绝缘性，实施例8与实施例7相比，减少了阻燃剂的用量，但是在4,4'-双马来酰亚胺二苯甲烷和三烯丙基异氰脲酸酯的作用下，仍表现优异的阻燃性、耐高温绝缘性。
综上可知，多色红磷阻燃尼龙组合物的性能与性价比比之相同颜色溴系阻燃组合物高，在很多产品上可以替代溴系阻燃尼龙组合物，并且具有更大优势，本发明所制备的多色红磷阻燃组合物具有非常巨大的应用前景。
Claims (10)
1.一种多色红磷阻燃尼龙组合物，其特征在于，由以下重量百分比原料制成：
2.根据权利要求1所述的多色红磷阻燃尼龙组合物，其特征在于，由以下重量百分比原料制成：
3.根据权利要求1或2所述的多色红磷阻燃尼龙组合物，其特征在于，所述的聚酰胺为聚酰胺6、聚酰胺66中的一种或两种。
4.根据权利要求1或2所述的多色红磷阻燃尼龙组合物，其特征在于，所述的红磷阻燃剂为红磷粉或者红磷阻燃母粒。
5.根据权利要求4所述的多色红磷阻燃尼龙组合物，其特征在于，所述的红磷阻燃剂为红磷阻燃母粒，所述的红磷阻燃母粒中红磷的重量百分含量为40％-45％。
6.根据权利要求1或2所述的多色红磷阻燃尼龙组合物，其特征在于，所述的增强组分为玻璃纤维、碳纤维、玻璃微珠、滑石粉、云母粉、硅灰石、蒙脱土中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的多色红磷阻燃尼龙组合物，其特征在于，所述的助剂为稳定剂、润滑剂中的至少一种。
8.根据权利要求1或2所述的多色红磷阻燃尼龙组合物，其特征在于，所述的颜料为炭黑粉、颜料蓝、颜料绿、颜料黄中的一种与钛白粉的混合物。
9.根据权利要求1～8任一项所述的多色红磷阻燃尼龙组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚酰胺、红磷阻燃剂、助剂、颜料以及选择性添加的4,4'-双马来酰亚胺二苯甲烷和三烯丙基异氰脲酸酯混合均匀，由主喂料口加入双螺杆挤出机，增强组分由第五工作段加料口加入到双螺杆挤出机，经拉条、水冷、切粒，最后制得多色红磷阻燃尼龙组合物。
10.根据权利要求9所述的多色红磷阻燃尼龙组合物的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机从进料段到机头的温度分别为：245℃-280℃、245℃-280℃、245℃-280℃、230℃-265℃、220℃-245℃、210℃-240℃、210℃-235℃、200℃-230℃、200℃-230℃，模头的温度为235℃-260℃。
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