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CN112759929B - 一种高刚性玻纤增强阻燃耐磨尼龙材料 - Google Patents

一种高刚性玻纤增强阻燃耐磨尼龙材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高刚性玻纤增强阻燃耐磨尼龙材料，其特征在于：混合型尼龙树脂33.5％‑43.5％，玻纤20％‑40％，金属硫化物5％‑10％；无卤阻燃剂15％‑20％，相容剂1％‑3％，加工助剂1.0％‑2％，其中，所述的混合型尼龙树脂为聚酰胺MXD6和PA66树脂以重量比25:8.5‑18.5的比例混合而得，所述的无卤阻燃剂为磷氮无卤阻燃剂。

Description

一种高刚性玻纤增强阻燃耐磨尼龙材料
技术领域
本发明涉及一种高刚性玻纤增强阻燃耐磨尼龙材料。
背景技术
随着科技不断创新，实体经济高度发展，工程塑料接替金属材料登上历史舞台，以其优异的力学性能，轻量化，安全化和舒适化逐渐被大众接受并蓬勃发展。工程塑料具有良好的机械性能、耐高温、耐化学性、耐磨有自润滑、易于加工成型等优异性能广泛应用。在工程塑料中，尼龙材料本身结构具有良好的规整性，良好的尺寸稳定性，结晶性较强，自润滑性能更加突出，经玻纤增强后机械性能高，热变形温度高，被广泛应用在电子电器，汽车工业，轨道交通，航空航天等领域。由于通用尼龙材料的吸水性和耐热性在精密仪器和机械设备等领域被限制，而半芳香族尼龙具有较低的吸水性和较高的耐热性及力学性能，进一步扩大尼龙材料的应用，像轴承、齿轮、燃油泵零件和涡轮增压器等长期高负荷作业对材料自身磨损、自润滑及力学性能高要求领域得到满足。
现今世界智能化逐渐融入社会生活，人工智能的电器设备也逐渐普及，对材料的阻燃级别、灼热丝起燃温度等提出了更高的要求。此外，随着欧盟RoHS指令和REACH法规的颁布、执行，阻燃材料的无卤化成为一种趋势。尼龙材料本身具有一定的阻燃特性，但本身的阻燃性能不能满足在电子电器等领域的高阻燃要求，其中尼龙增强阻燃方法是将有机次磷酸脂和磷氮系阻燃剂复配和玻纤增强的方式，阻燃效果好，性价比高，但是这种阻燃增强材料高温高湿及长期高负荷条件下易迁移或析出，限制了在苛刻条件下高端领域中的应用。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种高刚性玻纤增强阻燃耐磨尼龙材料。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：
一种高刚性玻纤增强阻燃耐磨尼龙材料，原料按重量百分比，包括：
混合型尼龙树脂33.5％-43.5％，玻纤20％-40％，金属硫化物5％-10％；无卤阻燃剂15％-20％，相容剂1％-3％，加工助剂1.0％-2％，其中，所述的混合型尼龙树脂为聚酰胺MXD6和PA66树脂以重量比25:8.5-18.5的比例混合而得，所述的无卤阻燃剂为磷氮无卤阻燃剂，所述的金属硫化物为二硫化锡，二硫化锌，二硫化钨或合成硫化铋中的至少一种。
在本发明的优选实施例中，混合型尼龙树脂33.5％-43.5％，玻纤30％，金属硫化物5％-10％；无卤阻燃剂18％，相容剂2％，加工助剂1.5％，其中，所述的混合型尼龙树脂为聚酰胺MXD6和PA66树脂以重量比25:8.5-18.5的比例混合而得。
在本发明的优选实施例中，所述的玻璃纤维为无碱短玻璃纤维，玻璃纤维的直径为8-10um，长度3.0-5.5mm。
在本发明的优选实施例中，所述的金属硫化物单独采用二硫化锡或二硫化锌。
在本发明的优选实施例中，所述的相容剂为PP-g-MAH，PE-g-MAH，EVA中的一种或者几种。
在本发明的优选实施例中，所述的加工助剂为主抗氧剂、辅抗氧剂，成核剂，内润滑剂和外润滑剂中的一种或两种以上的组合。
在本发明的优选实施例中，所述的主抗氧剂或辅抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物或者胺类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物.
在本发明的优选实施例中，所述的内润滑剂为E蜡、硬脂酸钙、硅酮母粒或者季戊四醇硬脂酸酯中的一种或者两种以上的组合物。
一种高刚性玻纤增强阻燃耐磨尼龙材料的制备方法，采用前述的树脂合金制备，包括以下步骤：
(1)将混合型尼龙树脂在80-120℃的除湿干燥器中干燥6-8小时，控制水分＜0.03％以下；
(2)干燥好混合型尼龙树脂树脂,和其他各组分助剂按照比例在高混机中预混，高速搅拌2-5分钟；
(3)将步骤(2)混好的原料，出料送入双螺杆挤出机，进行熔融塑化、捏合混炼，经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即得，其中，所述的双螺杆挤出机的长径比为40:1，挤出机温度范围为220-300℃，螺杆转速为350-400rpm；其中双螺杆挤出机各段的加工温度分别为：一区温度220-240℃，二区温度230-270℃，三区温度230-270℃，，四区温度230-270℃，五区温度230-270℃，六区温度230-270℃，七区温度230-270℃，八区温度230-280℃，九区温度230-280℃，十区温度240-290℃，机头温度240-290℃。
本发明开发出一种高刚性玻纤增强阻燃耐磨尼龙材料，采用聚酰胺MXD6和PA66树脂以重量比25:8.5-18.5的比例混合而得的混合型尼龙树脂，能够显著的提高材料刚性。对于阻燃性能采用磷氮系无卤阻燃降低析出；对于耐磨采用添加金属硫化物或者合成金属硫化物，如：二硫化锡、二硫化钨、二硫化锌和合成硫化铋等，其比传统的二硫化钼耐磨效果更佳。
具体实施方式
在以下实施例和对比例中：
聚酰胺MXD6—厂家：三菱瓦斯；牌号：6007
PA 66树脂—厂家：河南神马或者英威达；牌号：EPR27
短玻璃纤维—厂家：巨石；牌号：568H
金属硫化物—厂家：特博科；牌号：SNS2 Grade A
磷氮助燃剂—厂家：科莱恩(CLARIANT)；牌号：Exolit OP
相容剂：自制马来酸酐接枝聚合物，方法：通过熔融法将1％马来酸酐与99％华峰EP158NH在260℃到280℃加工温度通过挤出机得到。
实施例1
按照百分比，原料包括：聚酰胺MXD6 25％，PA66树脂18.5％，短玻璃纤维30％，二硫化锡5％，二硫化锌0％，磷氮阻燃剂18％，相容剂2％，加工助剂1.5％。
加工方法为：
(1)将混合型尼龙树脂(MXD6与PA66)在100℃的除湿干燥器中干燥7小时，控制水分＜0.03％以下；
(2)干燥好混合型尼龙树脂树脂,和其他各组分助剂按照比例在高混机中预混，高速搅拌5分钟；
(3)将步骤(2)混好的原料，出料送入双螺杆挤出机，进行熔融塑化、捏合混炼，经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即得。
其中，所述的双螺杆挤出机的长径比为40:1，挤出机温度范围为220-300℃，螺杆转速为350-400rpm；其中双螺杆挤出机各段的加工温度分别为：一区温度220-240℃，二区温度230-270℃，三区温度230-270℃，四区温度230-270℃，五区温度230-270℃，六区温度230-270℃，七区温度230-270℃，八区温度230-280℃，九区温度230-280℃，十区温度240-290℃，机头温度240-290℃。
实施例2
按照百分比，原料包括：聚酰胺MXD6 25％，PA66树脂13.5％，短玻璃纤维30％，二硫化锡10％，二硫化锌0％，磷氮阻燃剂18％，相容剂2％，加工助剂1.5％。
加工方法与实施例1相同。
实施例3
按照百分比，原料包括：聚酰胺MXD6 25％，PA66树脂18.5％，短玻璃纤维30％，二硫化锡0％，二硫化锌5％，磷氮阻燃剂18％，相容剂2％，加工助剂1.5％。
加工方法与实施例1相同。
对比例1
按照百分比，原料包括：聚酰胺MXD6 25％，PA66树脂26.5％，短玻璃纤维10％，二硫化锡0％，二硫化锌10％，磷氮阻燃剂25％，相容剂2％，加工助剂1.5％。
加工方法与实施例1相同。
对比例2
按照百分比，原料包括：聚酰胺MXD6 25％，PA66树脂21.5％，短玻璃纤维30％，二硫化锡0％，二硫化锌0％，磷氮阻燃剂20％，相容剂2％，加工助剂1.5％。
加工方法与实施例1相同。
对比例3
按照百分比，原料包括：聚酰胺MXD6 18.5％，PA66树脂25％，短玻璃纤维30％，二硫化锡5％，二硫化锌0％，磷氮阻燃剂18％，相容剂2％，加工助剂1.5％。
加工方法与实施例1相同。
对比例4
按照百分比，原料包括：聚酰胺MXD6 31.5％，PA66树脂30％，短玻璃纤维30％，二硫化锡5％，二硫化锌0％，磷氮阻燃剂0％，相容剂2％，加工助剂1.5％。
加工方法与实施例1相同。
对比例5
按照百分比，原料包括：聚酰胺MXD6 0％，PA66树脂43.5％，短玻璃纤维30％，二硫化锡5％，二硫化锌0％，磷氮阻燃剂18％，相容剂2％，加工助剂1.5％。
加工方法与实施例1相同。
对比例6
按照百分比，原料包括：聚酰胺MXD6 25％，PA66树脂18.5％，短玻璃纤维30％，二硫化钼5％，二硫化锌0％，磷氮阻燃剂18％，相容剂2％，加工助剂1.5％。即和实施例1基本相同，所不同的是，将实施例1将二硫化锡换成二硫化钼，其余组分和制备方法不变。
表1各实验组一览表
Figure BDA0002907332070000061
表2各实验组测试结果一览表
Figure BDA0002907332070000062
Figure BDA0002907332070000071
从表2中可以看出，PA-MXD6树脂与通用尼龙树脂复合，能够显著的提高材料刚性，本发明的二硫化锡、二硫化铋等比传统的二硫化钼耐磨性能更加优异，本发明将耐磨与刚性阻燃材料相结合拓展尼龙材料的涉及领域，可广泛应用在精密电子电器、汽车领域等领域。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (1)

1.一种高刚性玻纤增强阻燃耐磨尼龙材料，其特征在于：原料按重量百分比，包括：
聚酰胺MXD6 25%，PA66 树脂 18.5%，短玻璃纤维30%，二硫化锡5%，磷氮阻燃剂 18%，
相容剂2%，加工助剂1.5%；相容剂：所述的相容剂为自制马来酸酐接枝聚合物，方法：通过熔融法将 1%马来酸酐与 99%华峰 EP158NH 在 260℃到 280℃加工温度通过挤出机得到；磷氮助燃剂—厂家：科莱恩(CLARIANT)；牌号：Exolit OP；
加工方法为：
（1）将混合型尼龙树脂MXD6 与PA66 在100℃的除湿干燥器中干燥7 小时，控制水分＜0.03%以下；
（2）干燥好混合型尼龙树脂, 和其他各组分助剂按照比例在高混机中预混，高速搅拌5分钟；
（3）将步骤（2）混好的原料，出料送入双螺杆挤出机，进行熔融塑化、捏合混炼，经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即得；
其中，所述的双螺杆挤出机的长径比为40:1，挤出机温度范围为220-300℃，螺杆转速为350-400rpm；其中双螺杆挤出机各段的加工温度分别为：一区温度220-240℃，二区温度230-270℃，三区温度230-270℃，四区温度230-270℃，五区温度230-270℃，六区温度230-270℃，七区温度230-270℃，八区温度230-280℃，九区温度230-280℃，十区温度240-290℃，机头温度240-290℃。
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