一種阻燃抗靜電尼龍複合材料及其製備方法
2023-08-07 22:28:16
一種阻燃抗靜電尼龍複合材料及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種阻燃抗靜電尼龍複合材料及其製備方法，屬於尼龍改性領域。該尼龍複合材料由下列質量配比的原料組分製成：導電填料4～12％，無滷阻燃劑6～12％，抗氧劑0.2～1％，無機矽酸鹽0～4％，餘量為尼龍樹脂和乙烯醋酸乙烯酯共聚物。本發明大幅提高尼龍材料的阻燃性以及抗靜電性，力學性能也不受影響，達到較高的物性平衡，同時操作工藝簡單，製造成本低，適於工業化生產。
【專利說明】一種阻燃抗靜電尼龍複合材料及其製備
(—)【技術領域】
[0001]本發明涉及一種綜合性能優良的高分子複合材料，尤其涉及一種阻燃抗靜電尼龍複合材料及其製備。
(二)【背景技術】
[0002]尼龍的阻燃抗靜電研究是高分子材料科學與工程領域的一個重要的研究課題，實現尼龍的阻燃抗靜電功能主要途徑為基體與阻燃劑以及導電粒子的複合。目前對阻燃抗靜電尼龍的研究只是將阻燃劑、抗靜電劑與尼龍基體進行簡單的共混。這種方法雖能在一定程度上實現尼龍複合體系的阻燃、抗靜電功能，但是製得的複合材料存在明顯的缺陷:
[0003]①體系的抗靜電性能低下，並且抗靜電性能不具耐久性；
[0004]②大量阻燃劑、抗靜電劑的加入，使體系的力學性能嚴重降低，複合材料的使用價值大大降低。
[0005]因此，為了解決阻燃抗靜電尼龍體系以上的缺陷，本發明採用彈性體、導電填料、無滷阻燃劑與尼龍基體複合，製備出具有高阻燃性、長期抗靜電性以及力學性能優越的阻燃抗靜電尼龍複合材料。
(三)
【發明內容】
[0006]本發明製備了一種高阻燃性、高抗靜電性及高力學性的尼龍複合材料，能夠大幅提高尼龍材料的阻燃性以及抗靜電性，同時力學性能也不受影響，達到較高的物性平衡。
[0007]—種阻燃抗靜電尼龍複合材料`，由下列質量配比的原料組分製成:導電填料4~12%，無滷阻燃劑6~12%，抗氧劑0.2~1%，無機矽酸鹽O~4%，餘量為尼龍樹脂和乙烯醋酸乙烯酯共聚物；所述尼龍樹脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物質量配比為1: 0.25~4 ；
[0008]上述技術方案中，以所有原料組分的含量之和為100%計。
[0009]本發明所述的尼龍樹脂為尼龍6或尼龍66樹脂。
[0010]本發明所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物其醋酸乙烯含量為15~40%。
[0011]本發明所述的導電填料為粒徑範圍為20~IOOnm的導電炭黑、導電氧化鋅或導電氧化錫。
[0012]本發明所述的無齒阻燃劑為三聚氰胺氰尿酸鹽、有機磷酸鹽或氫氧化鎂。
[0013]本發明所述的抗氧劑為亞磷酸酯抗氧劑或受阻酚類抗氧劑。
[0014]本發明所述的亞磷酸酯抗氧劑優選三[2.4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯(抗氧劑168);所述的受阻酚類抗氧劑優選四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)。
[0015]所述無機矽酸鹽為凹凸棒、蒙脫土及滑石粉中的至少一種。
[0016]本發明提供了一種製備所述阻燃抗靜電尼龍複合材料的方法，所述製備方法包括如下步驟:[0017](I)按重量配比稱取原料；
[0018](2)將尼龍樹脂於100~110°C乾燥3~4小時；
[0019](3)將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物與導電填料製成抗靜電母粒；
[0020](4)將上述製備原料置於高速混合機內混合10~20min ；
[0021](5)將經高速混合機混合後的原料通過雙螺杆擠出機，從餵料到機頭各區的溫度分別為180~270，保持真空裝置開啟，主機轉速250~550rpm，切粒機頻率IOHz~40Hz。原料通過雙螺杆擠出機熔融共混並冷卻切粒，製得阻燃抗靜電尼龍複合材料。
[0022]與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在:
[0023](1)本發明中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的使用，實現了導電填料在複合材料中的選擇性分布，導電填料在複合材料內形成導電網絡結構，實現體系在較低導電填料下的抗靜電，且抗靜電效果能長久保持。
[0024](2)矽酸鹽材料的加入，燃燒時能促進緻密炭化層形成，起到了隔熱、隔氧及減緩可燃性氣體逸出的作用，降低了降解產物的質量損失速率，並且能與無滷阻燃劑形成協同作用，在阻燃劑含量6%時其阻燃水平達到UL94V-0級，有效的增強了尼龍複合材料的阻燃性能。
[0025](3)本發明製備的尼龍複合材料具有良好的阻燃及抗靜電性能又兼顧優良的力學性能，形成良好的物性平衡；同時，本方法操作工藝簡單，設備投資少，可實現工業化連續生產,生產成本低。
(四)【具體實施方式】
[0026]以下以具體實施例來說明本發明的技術方案:
[0027]實施例1
[0028]將純尼龍6粒料置於鼓風乾燥箱中110°C下乾燥4小時，然後將其加入注塑機內注塑成標準樣條，料筒溫度控制在190~260°C。
[0029]上述製得的尼龍6試樣力學性能測試:拉伸強度58.09MPa，彈性模量640.8MPa，抗彎強度20.31MPa，彎曲模量435.4MPa，衝擊強度14.60KJ/m2，體積電阻率6.2 X 10140hm_cm。
[0030]實施例2
[0031]將尼龍6置於鼓風乾燥箱中90度乾燥4小時，然後將其和10%的導電炭黑、8%三聚氰胺氰尿酸鹽、0.4%抗氧劑1010，於高速混合機內混後均勻後加入雙螺杆擠出機內擠出切粒，料筒溫度控制在190~260°C，保持真空裝置開啟。
[0032]上述製得的複合材料經力學性能測試:拉伸強度55.26MPa，彈性模量684MPa，抗彎強度29.64MPa，彎曲模量447.6MPa，衝擊強度12.64KJ/m2，體積電阻率8.4X 10130hm-cm,阻燃性能達到UL94V-1級。
[0033]實施例3
[0034]將質量比為40/60的尼龍6/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯含量18%)置於鼓風乾燥箱中90度乾燥4小時，然後將其和6%的導電炭黑、8%三聚氰胺氰尿酸鹽、0.4%抗氧劑1010，於高速混合機內混後均勻後加入雙螺杆擠出機內擠出切粒，料筒溫度控制在190~260°C，保持真空裝置開啟。
[0035]上述製得的複合材料經力學性能測試:拉伸強度54.58MPa，彈性模量766MPa，抗彎強度32.72MPa，彎曲模量457.1MPa,衝擊強度11.47KJ/m2,體積電阻率5.4 X 1060hm-cm,阻燃性能達到UL94V-1級。
[0036]實施例4
[0037]將質量比為40/60的尼龍6/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯含量18% )置於鼓風乾燥箱中90度乾燥4小時，然後將其和6%的導電炭黑、8%三聚氰胺氰尿酸鹽、0.4%抗氧劑1010、2%蒙脫土，於高速混合機內混後均勻後加入雙螺杆擠出機內擠出切粒，料筒溫度控制在190~260°C，保持真空裝置開啟。
[0038]上述製得的複合材料經力學性能測試:拉伸強度52.14MPa，彈性模量746MPa，抗彎強度35.58MPa,彎曲模量461.72MPa,衝擊強度12.49KJ/m2，體積電阻率5.2 X 1060hm-cm,阻燃性能達到UL94V-1級。
[0039]實施例5
[0040]將質量比為40/60的尼龍6/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯含量18%)置於鼓風乾燥箱中90度乾燥4小時，然後將其和6%的導電炭黑、8%三聚氰胺氰尿酸鹽、0.4%抗氧劑1010、2%滑石粉，於高速混合機內混後均勻後加入雙螺杆擠出機內擠出切粒，料筒溫度控制在190~260°C，保持真空裝置開啟。
[0041]上述製得的複合材料經力學性能測試:拉伸強度49.56MPa，彈性模量699MPa，抗彎強度41.98MPa，彎曲模量484.34MPa，衝擊強度11.36KJ/m2，體積電阻率4.9 X 1060hm_cm，阻燃性能達到UL94V-1級。 [0042]實施例6
[0043]將質量比為40/60的尼龍6/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯含量18%)置於鼓風乾燥箱中90度乾燥4小時，然後將其和6%的導電炭黑、8%三聚氰胺氰尿酸鹽、0.4%抗氧劑1010、2%凹凸棒，於高速混合機內混後均勻後加入雙螺杆擠出機內擠出切粒，料筒溫度控制在190~260°C，保持真空裝置開啟。
[0044]上述製得的複合材料經力學性能測試:拉伸強度52.58MPa，彈性模量759MPa，抗彎強度33.64MPa，彎曲模量461.31MPa，衝擊強度12.28KJ/m2，體積電阻率8.6 X 1050hm_cm，阻燃性能達到UL94V-0級。
[0045]實施例7
[0046]將質量比為40/60的尼龍6/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯含量18% )置於鼓風乾燥箱中90度乾燥4小時，然後將其和8%的導電炭黑、8%三聚氰胺氰尿酸鹽、0.4%抗氧劑1010、2%凹凸棒，於高速混合機內混後均勻後加入雙螺杆擠出機內擠出切粒，料筒溫度控制在190~260°C，保持真空裝置開啟。
[0047]上述製得的複合材料經力學性能測試:拉伸強度51.54MPa，彈性模量746MPa，抗彎強度37.62MPa，彎曲模量443.6MPa,衝擊強度12.10KJ/m2,體積電阻率4.8 X 1050hm_cm，阻燃性能達到UL94V-0級。
【權利要求】
1.一種阻燃抗靜電尼龍複合材料，其特徵在於所述的複合材料由下列質量配比的原料組分製成:導電填料4~12%,無齒阻燃劑6~12%,抗氧劑0.2~1%,無機娃酸鹽O~4%，餘量為尼龍樹脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；所述尼龍樹脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物質量配比為1: 0.25~4。
2.根據權利要求1所述的一種阻燃抗靜電尼龍複合材料，其特徵在於，所述的尼龍樹脂為尼龍6或尼龍66樹脂。
3.根據權利要求1所述的一種阻燃抗靜電尼龍複合材料，其特徵在於，所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物其醋酸乙烯的含量為15~40%。
4.根據權利要求1所述的一種阻燃抗靜電尼龍複合材料，其特徵在於，所述的導電填料為粒徑範圍為20~IOOnm的導電炭黑、導電氧化鋅或導電氧化錫。
5.根據權利要求1所述的一種阻燃抗靜電尼龍複合材料，其特徵在於，所述的無滷阻燃劑為三聚氰胺氰尿酸鹽、有機磷酸鹽或氫氧化鎂。
6.根據權 利要求1所述的一種阻燃抗靜電尼龍複合材料，其特徵在於，所述的抗氧劑為亞磷酸酯抗氧劑或受阻酚類抗氧劑。
7.根據權利要求1所述的一種阻燃抗靜電尼龍複合材料，其特徵在於，所述無機矽酸鹽為凹凸棒、蒙脫土及滑石粉中的至少一種。
8.權利要求1~7中任一項所述的尼龍複合材料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)按重量配比稱取原料； (2)將尼龍樹脂於100~110°C乾燥3~4小時； (3)將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物與導電填料製成抗靜電母粒； (4)將上述製備原料置於高速混合機內混合10~20min； (5)將經高速混合機混合後的原料通過雙螺杆擠出機，從餵料到機頭各區的溫度分別為180~270°C，保持真空裝置開啟，主機轉速250~550rpm，切粒機頻率IOHz~40Hz。原料通過雙螺杆擠出機熔融共混並冷卻切粒，製得阻燃抗靜電尼龍複合材料。
【文檔編號】C08K3/04GK103881221SQ201310260496
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年6月25日 優先權日:2013年6月25日
【發明者】徐亮, 陳樹清, 王偉章, 張少軍, 黃孝肖 申請人:浙江奧強環保科技有限公司