一種高cti阻燃聚醯胺材料及其製備方法
2023-05-02 20:50:51 5
一種高cti阻燃聚醯胺材料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高CTI阻燃聚醯胺材料，由以下重量百分比原料製成：聚醯胺40-80％、阻燃劑10-25％、成核劑0.1-1％、增強組分0-40％、助劑0.3％-3％；成核劑為由質量比2∶0.5～5∶0.5～5的納米SiO2、蒙脫土以及聚碳酸酯製成。上述特定量的成核劑能夠起到協同效應，通過高CTI阻燃聚醯胺材料內部晶型結構的改變，提高了力學性能和電性能，賦予其高的CTI值，且適用於染色材料品種，可製備斷路器外殼、交流接觸器基座、底座、線圈骨架等電子、電器產品部件。本發明還公開了一種高CTI阻燃聚醯胺材料的製備方法，採用現有雙螺杆擠出機即可實現，其方法簡單，生產成本低，易於大規模工業化生產。
【專利說明】一種高CTI阻燃聚醯胺材料及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及高分子聚醯胺材料領域，具體涉及一種高CTI阻燃聚醯胺材料及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 熱塑性高分子材料由於具有質輕、絕緣、易加工等特點，被廣泛應用於電子、電器 等部件，而絕大多數電子、電器部件都要求其所用材料具有阻燃、抗電弧等要求。隨著科學 技術的發展和人民生活水平的提高，要求所使用的產品越來越小型化、集成化，這就對所用 材料的性能提出了更高的要求。
[0003] 聚醯胺（俗稱尼龍）是五大通用工程塑料中產量最大、品種最多、用途最廣、綜合 性能優良的一類材料，其在電子、電器部件上的應用也非常廣泛。聚醯胺具有良好的阻燃 性，屬於自熄性材料，電絕緣性能良好（CTI 600)，但仍是可燃物，加入玻璃纖維等物質後更 易燃燒，在帶電工作環境中由於漏電、短路、電弧、火花等情況引起火災的情況仍然存在，因 此，聚醯胺材料用於生產電子、電器部件前必須進行阻燃改性，而對聚醯胺材料的阻燃改性 可能會導致其漏電起痕指數（CTI)的降低，例如含滷阻燃劑阻燃的聚醯胺材料的CTI值會 降至300左右。某些阻燃劑如氮系阻燃劑、磷系阻燃劑以及氮磷系阻燃劑雖然對聚醯胺材 料的CTI值影響不大，但由於外觀要求有時需將產品做成各種顏色，而對聚醯胺材料的染 色過程，尤其是使用炭黑做成黑色材料，也會導致材料CTI值的降低。此時就必須同時考慮 到對阻燃聚醯胺材料的電性能的提升。
[0004] 現有專利主要專注在使用高CTI阻燃劑如溴化聚苯乙烯、氮系阻燃劑、紅磷阻燃 齊IJ、氮磷系阻燃劑以及各種復配阻燃協效劑如硼酸鋅、金屬氫氧化物、金屬氧化物等來提高 聚醯胺材料的CTI值，如申請號為201210081860. 3的中國專利公開了一種高CTI阻燃聚醯 胺材料，以重量百分比計，包括如下組分：聚醯胺35%?65%、複合阻燃劑9%?28%、相容 劑3 %?8 %、阻燃協效劑4 %?8 %、無機填充劑5 %?15 %、潤滑劑0. 1 %?0. 4 %、抗氧 劑0. 1 %?0. 6%以及玻璃纖維10 %?30%。所述的複合阻燃劑為溴磷系阻燃劑，包括如 溴化環氧、溴化聚苯乙烯等的溴系阻燃劑以及如紅磷等的磷系阻燃劑，其中，溴系阻燃劑優 選為溴化聚苯乙烯。該技術方案通過溴磷系阻燃劑復配金屬氧化物等阻燃協效劑來達到提 高材料CTI值的效果，其CTI值可達500以上。
[0005] 申請號為200610053337. 4的中國發明專利申請公開了一種高CTI值高阻燃性增 強聚醯胺，其原料的重量百分比組成為：聚醯胺30%?60%、聚合型阻燃劑5%?25%、阻 燃協效劑1 %?20 %、潤滑劑0. 5 %?5 %、表面改性劑0. 1 %?2 %以及增強組分10 %? 50%。該技術方案利用聚溴化苯乙烯和金屬氧化物的復配來獲得材料的高CTI值，得到的 高CTI值高阻燃性增強聚醯胺的CTI也高達550。
[0006] 上述兩專利申請採用溴系阻燃劑溴化聚苯乙烯和聚溴化苯乙烯和金屬氧化物的 復配，雖然對聚醯胺材料的CTI值影響不大，但由於外觀要求有時需將產品做成各種顏色， 對聚醯胺材料的染色過程，尤其是使用炭黑做成黑色材料，還是會導致材料CTI值的降低。
【發明內容】
[0007] 本發明提供了一種高CTI阻燃聚醯胺材料，且適用於染色材料品種，可製備斷路 器外殼、交流接觸器基座、底座、線圈骨架等電子、電器產品部件。
[0008] -種高CTI阻燃聚醯胺材料，由以下重量百分比原料製成：
[0009] 聚醯胺 40%-80%; 阻燃劑 10%-25%; 成核劑 0.丨％-1%; 增強組分 0-40%; 助劑 0.1%-3%;
[0010] 所述的成核劑為由質量比2 :0. 5?5 :0. 5?5的納米SiO2、蒙脫土以及聚碳酸酯 製成。
[0011] 本發明中，通過成核劑的加入，不但能夠提高聚醯胺的結晶成核效果，發揮出傳統 的成核效果，而且，其更重要的是，本發明成核劑由蒙脫土、納米SiO2以及聚碳酸酯製成，採 用特定量的無機成核劑和有機成核劑複合，聚醯胺為一種多晶型的結晶聚合物，不同的成 核劑成核效果不同，如蒙脫土異相成核，納米SiO 2有利於大分子結晶，聚碳酸酯有利於結晶 出現新晶型；上述特定量的成核劑能夠起到協同效應，通過高CTI阻燃聚醯胺材料內部晶 型結構的改變，從而提高了本發明高CTI阻燃聚醯胺材料的力學性能和電性能，賦予其高 的CTI值。
[0012] 本發明中，所述的聚醯胺為聚醯胺6、聚醯胺66中的一種或兩種，所述的聚醯胺可 採用市售產品。
[0013] 所述的阻燃劑為磷系阻燃劑、滷素阻燃劑、金屬氫氧化物阻燃劑中的一種或兩種 以上（包括兩種）；所述的磷系阻燃劑為紅磷母粒、間苯二酚雙（二苯磷酸酯）等中的一種 或兩種以上，所述的滷素阻燃劑為十溴二苯乙烷、溴化環氧樹脂（即四溴雙酚A環氧樹脂齊 聚物）、溴化聚苯乙烯等中的一種或兩種以上（包括兩種），所述的金屬氫氧化物阻燃劑為 三氧化二銻等中的一種或兩種以上。
[0014] 作為優選，所述的成核劑為由質量比2 :1?3 :0. 5?1的納米SiO2、蒙脫土以及 聚碳酸酯製成，上述特定量的成核劑能夠起到更強的協同效應，賦予其更高的CTI值。
[0015] 所述的增強組分為無機填料、玻璃纖維中的一種或兩種，所述的增強組分為無鹼 玻璃纖維，玻璃纖維不能選用有鹼玻璃纖維，採用有鹼玻璃纖維會破壞內部晶型結構，無法 得到高CTI值的聚醯胺材料。
[0016] 所述的助劑為抗氧劑、潤滑劑、表面改性劑等中的一種或兩種以上（包括兩種）。 [0017] 作為優選，所述的高CTI阻燃聚醯胺材料，由以下重量百分比原料製成：
[0018] 聚醯胺 55%-65%; 阻燃劑 10%-20%; 成核劑 0.2%-0.5%; 增強組分 10%-30%; 助劑 0.3%-3%;
[0019] 所述的成核劑為由質量比2 :1?3 :0. 5?1的納米SiO2、蒙脫土以及聚碳酸酯制 成。採用上述特定含量的組分能夠使得本發明高CTI阻燃聚醯胺材料具有優異的力學性能 和優異的電性能，具有高的CTI值。
[0020] 本發明還提供了一種高CTI阻燃聚醯胺材料的製備方法，採用現有雙螺杆擠出機 即可實現，其方法簡單，易於工業化生產。
[0021] 一種高CTI阻燃聚醯胺材料的製備方法，包括以下步驟：
[0022] 將聚醯胺、阻燃劑、成核劑以及助劑經混合後，從雙螺杆擠出機的第一節機筒的主 餵料口（即第一餵料口）加入，將增強組分在雙螺杆擠出機第六節機筒的側餵口（即第二 餵料口）加入，經熔融擠出造粒，得到高CTI阻燃聚醯胺材料；
[0023] 所述的雙螺杆擠出機的熔融擠出的溫度為200°C?280°C。
[0024] 所述的雙螺杆擠出機為八節機筒的結構，從第一節機筒到第八節機筒的各段溫度 為：23(TC?24(TC、235°C?245°C、24(TC?25(TC、245°C?255°C、25(TC?26(TC、25(TC? 260°C、240°C?250°C、235°C?245°C。
[0025] 本發明還提供了一種高CTI阻燃聚醯胺材料的應用，在本發明高CTI阻燃聚醯胺 材料中加入炭黑，基本不會導致本發明高CTI阻燃聚醯胺材料的CTI值的降低。
[0026] 所述的高CTI阻燃聚醯胺材料與炭黑的質量比為100 :0. 1?1。
[0027] 與現有技術相比，本發明具有如下優點：
[0028] 本發明高CTI阻燃聚醯胺材料，通過成核劑的加入，不但能夠提高聚醯胺的結晶 成核效果，發揮出傳統的成核效果，而且，其更重要的是，本發明成核劑由蒙脫土、納米SiO 2 以及聚碳酸酯製成，採用特定量的無機成核劑和有機成核劑複合，聚醯胺為一種多晶型的 結晶聚合物，不同的成核劑成核效果不同，如蒙脫土異相成核，納米SiO 2有利於大分子結 晶，聚碳酸酯有利於結晶出現新晶型；上述特定量的成核劑能夠起到協同效應，通過高CTI 阻燃聚醯胺材料內部晶型結構的改變，從而提高了本發明高CTI阻燃聚醯胺材料的力學性 能和電性能，賦予其高的CTI值。本發明高CTI阻燃聚醯胺材料，具有優異的力學性能和 電性能，且適用於染色材料品種，可製備斷路器外殼、交流接觸器基座、底座、線圈骨架等電 子、電器產品部件，有利於市場化推廣利用，具備廣闊的應用前景。
[0029] 本發明高CTI阻燃聚醯胺材料的製備方法，採用現有雙螺杆擠出機即可實現，其 方法簡單，生產成本低，易於大規模工業化生產。
【具體實施方式】
[0030] 以下是本發明所述的CTI阻燃聚醯胺材料的實施例，並不因此限定本發明的保護 範圍。
[0031] 對比例1?3以及實施例1?4 :
[0032] 將聚醯胺、阻燃劑、成核劑以及助劑經混合後，從雙螺杆擠出機的第一節機筒的主 餵料口（即第一餵料口）加入，將增強組分在雙螺杆擠出機第六節機筒的側餵口（即第二 餵料口）加入，經熔融擠出造粒，得到高CTI阻燃聚醯胺材料；
[0033] 雙螺杆擠出機為八節機筒的結構，從第一節機筒到第八節機筒的各段溫度為： 230°C ?240°C、235 °C ?245°C、240°C ?250°C、245°C ?255°C、250°C ?260°C、250°C ? 260°C、240°C?250°C、235°C?245°C。
[0034] 對比例I?3以及實施例I?4得到的阻燃聚醯胺材料原料配比如表I所示，表 1中為各組分原料的重量百分含量。
[0035] 表 1
【權利要求】
1. 一種高CTI阻燃聚醯胺材料，其特徵在於，由以下重量百分比原料製成： 聚醯胺 40%-80%; 阻燃劑 丨0%-25%; 成核劑 0.1%-丨％; 增強組分 0-40%; 助劑 0.1%-3%; 所述的成核劑為由質量比2 :0. 5?5 :0. 5?5的納米Si02、蒙脫土以及聚碳酸酯製成。
2. 根據權利要求1所述的高CTI阻燃聚醯胺材料，其特徵在於，所述的聚醯胺為聚醯胺 6、聚醯胺66中的一種或兩種。
3. 根據權利要求1所述的高CTI阻燃聚醯胺材料，其特徵在於，所述的阻燃劑為磷系阻 燃劑、滷素阻燃劑、金屬氫氧化物阻燃劑中的一種或兩種以上。
4. 根據權利要求3所述的高CTI阻燃聚醯胺材料，其特徵在於，所述的磷系阻燃劑為紅 磷母粒、間苯二酚雙（二苯磷酸酯）中的一種或兩種，所述的滷素阻燃劑為十溴二苯乙烷、 溴化環氧樹脂、溴化聚苯乙烯中的一種或兩種以上。
5. 根據權利要求1所述的高CTI阻燃聚醯胺材料，其特徵在於，所述的成核劑為由質量 比2 :1?3 :0. 5?1的納米Si02、蒙脫土以及聚碳酸酯製成。
6. 根據權利要求1所述的高CTI阻燃聚醯胺材料，其特徵在於，所述的增強組分為無機 填料、玻璃纖維中的一種或兩種。
7. 根據權利要求6所述的高CTI阻燃聚醯胺材料，其特徵在於，所述的增強組分為無鹼 玻璃纖維。
8. 根據權利要求1所述的高CTI阻燃聚醯胺材料，其特徵在於，所述的高CTI阻燃聚醯 胺材料，由以下重量百分比原料製成： 聚醯胺 55%-65%; 阻燃劑 10%-20%; 成核劑 0.2%-0.5%; 增強組分 丨0%-30%; 助劑 0.3%-3%; 所述的成核劑為由質量比2 :1?3 :0. 5?1的納米Si02、蒙脫土以及聚碳酸酯製成。
9. 根據權利要求1?8任一項所述的高CTI阻燃聚醯胺材料的製備方法，其特徵在於， 包括以下步驟： 將聚醯胺、阻燃劑、成核劑以及助劑經混合後，從雙螺杆擠出機的第一節機筒的主餵 料口加入，將增強組分在雙螺杆擠出機第六節機筒的側餵口加入，經熔融擠出造粒，得到高 CTI阻燃聚醯胺材料； 所述的雙螺杆擠出機的熔融擠出的溫度為200°C?280°C。
10. 根據權利要求9所述的高CTI阻燃聚醯胺材料的製備方法，其特徵在於，所述 的雙螺杆擠出機為八節機筒的結構，從第一節機筒到第八節機筒的各段溫度為：230°C? 240 °C、235°C?245 °C、240°C?250°C、245°C?255 °C、250°C?260°C、250°C?260 °C、 240°C?250°C、235°C?245°C。
【文檔編號】C08K13/04GK104403309SQ201410604059
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】周淑芬, 黃志傑 申請人:浙江俊爾新材料股份有限公司, 上海俊爾新材料有限公司