一種溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料及其製備方法
2023-04-26 11:56:56 1
專利名稱：一種溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料及其製備方法
一種溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料及其製備方法 本發明涉及高分子技術領域，尤其涉及一種溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料及其 製備方法。 目前在電子電氣行業在大量使用阻燃增強聚醯胺材料，其所使用的阻燃體系大部 分為溴/銻阻燃體系，因其效率高、用量少，對材料的性能影響小，且價格適中，其效能/價 格比非其他阻燃體系所能匹敵，因而獲得廣泛的應用。漏電起痕指數(CTI值)表示的是塑 膠材料到何電壓為止不發生漏電破壞，是電子電氣行業對塑膠材料電氣性能評價的一項非 常重要的指標。用溴/銻阻燃體系所製備的材料CTI值普遍比較低，如阻燃增強聚醯胺材 料的CTI值一般不超過300V，這大大限制了溴/銻阻燃材料的應用範圍。用無滷阻燃體系 所製備的材料CTI值可高達600V，但現有技術中，無滷阻燃材料存在價格高，耐溫低，韌性 差等諸多缺點，根本無法在國內推廣使用。在許多電子電氣行業，尤其是無人看管電氣上， 都要求所用的阻燃塑膠材料的CTI值必須大於400V以上，目前應用較多的是採用紅磷作為 阻燃劑，所製備的阻燃增強聚醯胺材料的CTI值一般在450V左右。但是，紅磷阻燃材料著 色性差，只能做本紅色和黑色，並且存在加工氣味難聞，對金屬嵌件腐蝕嚴重等缺點，難以 滿足電子電氣行業對塑膠材料越來越高的要求。因此，根據目前市場的實際情況，提高溴/ 銻阻燃增強聚醯胺材料的漏電起痕指數，擴展其應用範圍，成為目前亟待解決的問題。本發明要解決的技術問題是提供一種物理力學性能好，漏電起痕指數值高的溴/ 銻阻燃增強聚醯胺複合材料。本發明另一個要解決的技術問題是提供一種物理力學性能好，漏電起痕指數值高 的溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料的製備方法。為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是，一種溴/銻阻燃增強聚醯胺 複合材料，按重量百分比由以下組分組成
聚醯胺 增強劑 溴系阻燃劑 協效阻燃劑A 協效阻燃劑B 抗氧劑 相容劑
21. 5 71% ； 10 45% ； 15 22% ； 2 4% ； 2 4% ； 0. 1 0. 4% ； 2 4%。
以上所述的溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料，所述聚醯胺為聚己二酸己二醯胺。 所述增強劑為玻璃纖維。所述溴系阻燃劑為溴化聚苯乙烯。所述協效阻燃劑A為三氧化二 銻。所述協效阻燃劑B為偏硼酸鋇。所述抗氧劑為N，N-雙-[3-(3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯基]己二胺。所述相容劑為聚苯乙烯接枝馬來酸酐。以上所述的溴/1銻阻燃增強聚
聚醯胺40 50% ；
增強劑20 35% ；
溴系阻燃劑17 20% ；
協效阻燃劑A2. 5 4% ；
協效阻燃劑B2 3. 5% ；
抗氧劑0. 2-0. 3% ；
相容劑2. 5 3. 5%。一種上述溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料的製備方法的技術方案是，包括步驟a 稱量按照權利要求1的配比稱量原材料；b 混合將各組分放入攪拌桶中充分混合；c:將上一步驟混合好的原料投入到雙螺杆擠出機的加料鬥，增強劑從側餵料 口加入，經熔融擠出，造粒。加工工藝如下雙螺杆擠出機一區溫度240-280°C，二區溫 度250-290°C，三區溫度250-290°C，四區溫度240_280°C，機頭250-300°C，停留時間1 2min，壓力為 12_18MPa。本發明溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料由於偏硼酸鋇和相容劑SMA的加入，提高 了材料的漏電起痕指數值，並且有效提高了複合材料的物理力學性能；達到電子電氣行業， 特別是無人看管電氣行業上對塑料材料的性能的高需求，並且成本低廉，加工工藝方便簡 單，具有廣闊的應用前景。下面通過實施例對本發明進行進一步闡述在溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料實施例的配方中，聚己二醯己二胺(PA66)為 羅地亞公司生產，商品牌號27AE1 ；玻璃纖維為無鹼短切玻纖，為PPG公司生產，商品牌號 3540 ；溴化聚苯乙烯為山東壽光隆發化工公司生產，牌號為BPS-68 ；三氧化二銻為辰州銻 業公司生產；偏硼酸鋇為南京諾城化工有限公司生產；抗氧劑為N，N-雙-[3-(3，5_ 二叔丁 基-4-羥基苯基)丙醯基]己二胺，為CiBa公司產品，商品牌號為1098;聚苯乙烯接枝馬 來酸酐(SMA)為上海事必達公司生產，商品牌號為SMA-218。實施例一將重量比55. 8%的PA66，21 %的溴化聚苯乙烯，3%的三氧化二銻，3%的偏硼酸 鋇，0.2%的抗氧劑，和3%的相容劑SMA，放入攪拌桶中進行充分混合15分鐘後，將已混 合好的物料放入雙螺杆擠出機中熔融混煉，擠出，造粒，12%的玻璃纖維從側餵加入，雙螺 杆擠出機的螺杆直徑為35mm，螺杆長度與直徑的比例設定為36，擠出溫度分別為一區溫 度260 V，二區溫度270 V，三區溫度260 V，四區溫度250 V，機頭溫度275 °C，停留時間 l_2min，壓力為 llPa。實施例二將重量比45. 8 %的PA66，19 %的溴化聚苯乙烯，3 %的三氧化二銻，3. 5 %的偏硼 酸鋇，0. 2%的抗氧劑，和3. 5%的相容劑SMA，放入攪拌桶中進行充分混合15分鐘後，將已混合好的物料放入雙螺杆擠出機中熔融混煉，擠出，造粒，25 %的玻璃纖維從側餵加入，雙 螺杆擠出機的螺杆直徑為50mm，螺杆長度與直徑的比例設定為42，擠出溫度分別為一區 溫度250°C，二區溫度265°C，三區溫度260°C，四區溫度250°C，機頭溫度265°C，停留時間 l_2min，壓力為 l6MPa。實施例三將重量比42. 7%的PA66，18%的溴化聚苯乙烯，3%的三氧化二銻，3%的偏硼酸 鋇，0.3%的抗氧劑，和3%的相容劑SMA，放入攪拌桶中進行充分混合15分鐘後，將已混 合好的物料放入雙螺杆擠出機中熔融混煉，擠出，造粒，30 %的玻璃纖維從側餵加入，雙螺 杆擠出機的螺杆直徑為58mm，螺杆長度與直徑的比例設定為36，擠出溫度分別為一區溫 度260 V，二區溫度280 V，三區溫度270 V，四區溫度250 V，機頭溫度280 °C，停留時間 l_2min，壓力為 15MPa。實施例四將重量比36. 1 %的PA66，16 %的溴化聚苯乙烯，2. 5 %的三氧化二銻，3 %的偏硼 酸鋇，0.4%的抗氧劑，和2%的相容劑SMA，放入攪拌桶中進行充分混合15分鐘後，將已 混合好的物料放入雙螺杆擠出機中熔融混煉，擠出，造粒，40 %的玻璃纖維從側餵加入，雙 螺杆擠出機的螺杆直徑為65mm，螺杆長度與直徑的比例設定為32，擠出溫度分別為一區 溫度260 V，二區溫度270 V，三區溫度260 V，四區溫度250 V，機頭溫度275 °C，停留時間 l-2min，壓力為 14MPa。對比例一將重量比45. 7 %的PA66，18 %的溴化聚苯乙烯，6 %的三氧化二銻，0. 3 %的抗氧 劑，放入攪拌桶中進行充分混合15分鐘後，將已混合好的物料放入雙螺杆擠出機中熔融混 煉，擠出，造粒，30%的玻璃纖維從側餵加入，雙螺杆擠出機的螺杆直徑為58mm，螺杆長度與 直徑的比例設定為36，擠出溫度分別為一區溫度260°C，二區溫度280°C，三區溫度270°C， 四區溫度250°C，機頭溫度280°C，停留時間l-2min，壓力為15MPa。對比例二將重量比45. 7%的PA66，18%的溴化聚苯乙烯，3%的三氧化二銻，3%的偏硼酸 鋇，0. 3%的抗氧劑，放入攪拌桶中進行充分混合15分鐘後，將已混合好的物料放入雙螺杆 擠出機中熔融混煉，擠出，造粒，30%的玻璃纖維從側餵加入，雙螺杆擠出機的螺杆直徑為 58mm，螺杆長度與直徑的比例設定為36，擠出溫度分別為一區溫度260°C，二區溫度280°C， 三區溫度270°C，四區溫度250°C，機頭溫度280°C，停留時間l-2min，壓力為15MPa。對比例三將重量比42. 7 %的PA66，18 %的溴化聚苯乙烯，6 %的三氧化二銻，0. 3 %的抗氧 劑，和3%的相容劑SMA，放入攪拌桶中進行充分混合15分鐘後，將已混合好的物料放入雙 螺杆擠出機中熔融混煉，擠出，造粒，30 %的玻璃纖維從側餵加入，雙螺杆擠出機的螺杆直 徑為58mm，螺杆長度與直徑的比例設定為36，擠出溫度分別為一區溫度260°C，二區溫度 280°C，三區溫度270°C，四區溫度250°C，機頭溫度280°C，停留時間l-2min，壓力為15MPa。性能測試將按上述方法完成造粒的粒子材料預先在100°C的鼓風烘箱中乾燥3-6小時，然 後再將乾燥好的粒子材料在注射成形機上進行注射成型制樣，注射成型模溫控制在ioo°c左右。拉伸強度測試按IS0527-2進行，試樣尺寸為150X 10X4mm，拉伸速度為50mm/ min ；彎曲性能測試按ISO 178進行，試樣尺寸為80 X 10 X 4，彎曲速度為2mm/min，跨距為 64mm;簡支梁衝擊強度按IS0179進行，試樣尺寸為55X6X4mm，缺口尺寸為試樣厚度的 三分之一；阻燃性能按UL94方法進行，樣條厚度大約為1. 5mm。漏電起痕指數測試按IEC 60112進行，試樣為直徑40mm，厚度3mm的圓餅。綜合力學性能通過測試所得的拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲模量以及衝擊強度的 數值進行評判；材料的阻燃性能按UL94的標準進行評判；材料的電學性能以漏電起痕指數 值來判定。實施例1 4配方及材料性能見表1，對比例1 3配方及材料性能見表2 表 1 表2 從實施例1 4看，隨著玻璃纖維的增加，溴/銻阻燃劑適當地減少便可達到UL94 阻燃V0級別，而複合材料的漏電起痕指數值隨溴/銻阻燃劑的減少而有所增加。從對比例1與對比例2看，在30%玻璃纖維阻燃增強聚醯胺中，相比普通的溴/ 銻阻燃體系，將一半的三氧化二銻換成偏硼酸鋇，CTI值可以提高50V，而幾乎不影響複合 材料的阻燃性跟物理性能；從對比例1與對比例3看，相比普通的溴/銻阻燃體系，相容劑 SMA的加入，可將材料的CTI值提高100V，並且有效提高了複合材料的物理力學性能；總體 上從實施例3與對比例1 3看，溴化聚苯乙烯/三氧化二銻/偏硼酸鋇/SMA最佳配比為 6:1:1: 1時，材料的CTI值可以比原來溴/銻阻燃體系提高150V，並具有更佳的物理 力學性能。本發明所製備的阻燃增強溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料，比傳統的溴/銻阻燃 材料具有更優異的物理性能和電氣性能，完全能達到電子電氣行業，特別是無人看管電氣 行業上對塑料材料的性能的高需求，並且成本低廉，加工工藝方便簡單，具有廣闊的應用前
旦
o以上對本發明所提供的一種高漏電起痕指數阻燃增強溴/銻阻燃增強聚醯胺復 合材料進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述， 以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一 般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上所 述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
一種溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料，其特徵在於，按重量百分比由以下組分組成聚醯胺21.5～71％；增強劑10～45％；溴系阻燃劑15～22％；協效阻燃劑A 2～4％；協效阻燃劑B 2～4％；抗氧劑0.1～0.4％；相容劑2～4％。
2.如權利要求1所述的溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料，其特徵在於所述聚醯胺為聚己二酸己二醯胺。
3.如權利要求1所述的溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料，其特徵在於所述增強劑為 玻璃纖維。
4.如權利要求1所述的溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料，其特徵在於所述溴系阻燃 劑為溴化聚苯乙烯。
5.如權利要求1所述的溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料，其特徵在於所述協效阻燃 劑A為三氧化二銻。
6.如權利要求1所述的溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料，其特徵在於所述協效阻燃 劑B為偏硼酸鋇。
7.如權利要求1所述的溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料，其特徵在於所述抗氧劑為 N，N-雙-[3-(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯基]己二胺。
8.如權利要求1所述的的溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料，其特徵在於所述相容劑 為聚苯乙烯接枝馬來酸酐。
9.如權利要求1所述的的溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料，其特徵在於按重量百分 比由以下組分組成聚醯胺40 50% ；增強劑20 35% ；溴系阻燃劑17 20% ；協效阻燃劑A2. 5 4% ；協效阻燃劑B2 3. 5% ；抗氧劑0. 2 0. 3%相容劑2. 5-3. 5%0
10. 一種如權利要求1所述溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料的製備方法，其特徵在於， 包括步驟a 稱量按照權利要求1的配比稱量原材料； b 混合將各組分放入攪拌桶中充分混合；c 將上一步驟混合好的原料投入到雙螺杆擠出機的加料鬥，增強劑從側餵料口 加入，經熔融擠出，造粒；加工工藝如下雙螺杆擠出機一區溫度240-280°C，二區溫度 250-290°C，三區溫度250-290°C，四區溫度240_280°C，機頭250_300°C，停留時間1 2min，壓力為 12_18MPa。
全文摘要
本發明公開了一種溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料及其製備方法。溴/銻阻燃增強聚醯胺複合材料，按重量百分比由以下組分組成聚醯胺21.5～71％、增強劑10～45％、溴系阻燃劑15～22％、協效阻燃劑A 2～4％、協效阻燃劑B 2～4％、抗氧劑0.1～0.4％、相容劑2～4％。本發明由於偏硼酸鋇和相容劑SMA的加入，提高了材料的漏電起痕指數值，並且有效提高了複合材料的物理力學性能；達到電子電氣行業，特別是無人看管電氣行業上對塑料材料的性能的高需求，並且成本低廉，加工工藝方便簡單，具有廣闊的應用前景。
文檔編號C08L51/06GK101875782SQ201010140530
公開日2010年11月3日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者徐東, 楊海靈, 賀永 申請人:深圳市科聚新材料有限公司