低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料及製備方法

2023-05-14 10:57:26

低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料及製備方法
【專利摘要】本發明屬於碳纖維增強尼龍材料【技術領域】，公開了一種低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料及其製備方法和在電子電器、航空航天、交通運輸、電動工具等領域中的應用，特別適用於一些薄壁且對材料力學性能要求較高的電子器件和電動工具。該材料包含以下質量百分數的組分：尼龍32.5～57.7％；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料5～15％；碳纖維5～25％；玻璃纖維5～25％；無滷阻燃劑5～12％；阻燃協效劑1～5％；相容劑0～5％；其他助劑0.1～0.3％。本發明利用PA/ABS作為合金基體，玻璃纖維和碳纖維復配增強，獲得優異力學性能的同時，降低密度，提高流動性，降低內應力，降低薄壁製品的翹曲率。
【專利說明】低翹曲率的無南阻燃碳纖維增強尼龍合金材料及製備方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於碳纖維增強尼龍材料【技術領域】，特別涉及一種低翹曲率的無滷阻燃碳 纖維增強尼龍合金材料及其製備方法和在電子電器、航空航天、交通運輸、電動工具等領域 中的應用，特別適用於一些薄壁且對材料力學性能要求較高的電子器件和電動工具。

【背景技術】
[0002] 聚醯胺纖維俗稱尼龍（Nylon)，密度1. 15g/cm3,是分子主鏈上含有重複醯胺基 團-[NHC0]-的熱塑性樹脂總稱，按照聚合物主鏈結構進行分類主要包括脂肪族尼龍和芳 香族尼龍兩類。由於其具有耐磨、耐油、自潤滑、耐衝擊等諸多優良性能，尼龍材料被廣泛應 用於機械、汽車、儀表等行業。脂肪族聚醯胺分子結構中的高極性醯胺基團和長的柔性脂肪 族鏈段使這類材料同時具有吸水性高、產品收縮率大等缺點，尤其是玻纖或者碳纖維增強 的尼龍材料在做薄壁製品時容易產生製品收縮和翹曲，嚴重影響這類材料的實際應用。除 此之外，尼龍材料在電子電器等領域的應用通常需要材料在長期高溫環境下使用，且經常 會接觸到電火花。如何提高尼龍材料的使用溫度和無滷阻燃性能，同樣是聚醯胺材料改性 領域一種重要的研究課題。
[0003] 碳纖維是一種含碳量在95%以上的新型纖維材料，它是以有機纖維，如腈綸絲 (PAN)、浙青及粘膠纖維等做原料，在惰性氣體中經過高溫煅燒石墨化後得到的微晶石墨纖 維材料。由於碳纖維在物理性能上具有比重小、強度大、模量高、線膨脹係數小、導電性強、 導熱率高等特點，這類材料已經廣泛應用於熱塑性和熱固性樹脂的增強和功能化改性中。 利用碳纖維進行改性的熱塑性塑料其物理力學性能和耐熱性都有極大的提高，如PA66材 料加入20 %的碳纖維之後材料的拉伸強度提高近3倍，彎曲模量提高近4倍，熱變形溫度提 高至250°C。通過對碳纖維表面處理方式和複合加工工藝的優化，提高碳纖維改性尼龍材料 的使用性能，將是未來增強尼龍發展的一個重要研究方向。
[0004] 尼龍合金技術是以尼龍樹脂為主體，摻混其它聚合物材料而成的高分子多組分體 系，這一改性技術可以顯著提高尼龍材料的使用性能。尼龍合金技術是尼龍髙性能化、多功 能化的重要途徑，而且具有加工周期短、設備簡單、成本低的優點。


【發明內容】

[0005] 為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在於提供一種低翹曲率 的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，該材料具有高強度、高耐熱溫度、高阻燃等級、高流 動性、低密度、低翹曲率等特點。本發明通過利用第二樹脂基材的加入一方面提高樹脂基材 的流動性，減小成型製品的內應力；另外一方面降低樹脂基材的整體結晶度，降低成型製品 的成型收縮率和翹曲率，開發得到具有低翹曲率的碳纖維增強尼龍複合材料，該複合材料 適用於通過注塑成型製備輕量化要求較高的薄壁製品，可應用於電子電器和電動工具等領 域。
[0006] 本發明另一目的在於提供一種上述低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材 料的製備方法。
[0007] 本發明再一目的在於提供上述低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料在 電子電器、航空航天、交通運輸、電動工具等領域中的應用，特別適用於製備一些薄壁且對 材料力學性能要求較高的電子器件和電動工具，如筆記本電腦、手機外殼、電容器等，利用 本發明的合金材料製備得到的薄壁製品具有強度高、阻燃性能好、翹曲率低等特點。
[0008] 本發明的目的通過下述方案實現：
[0009] -種低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，包含以下質量百分數的組 分：
[0010] 尼龍（PA) 32.5?57.7 %; 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS) 5?15 %; 碳纖維（CF) 5?25 %;
[0011] 玻璃纖維（GF) 5?25 %; 無滷阻燃劑 5?12 %; 阻燃協效劑 1?5%; 相容劑 0?5 %; 其他助劑 0.1?0.3 %。
[0012] 本發明所選用的尼龍優選為黏度為2. 0?2. 8Pa.S的低粘尼龍，如低粘尼龍 6(PA6)、尼龍66(PA66)、尼龍46(PA46)、尼龍1012(PA1012)等，其中更優選為低粘尼龍 6(PA6)。
[0013] 為了進一步更好地實現本發明，本發明所述合金材料中，所述尼龍的含量更優選 為 40 ?50wt%。
[0014] 本發明所選用的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS)優選為本體聚合物法合成的 ABS，具體產品牌號包括：上海高橋石化ABS8391、陶氏化學ABS3504等。
[0015] 為了進一步更好地實現本發明，本發明所述合金材料中，所述丙烯腈-丁二烯-苯 乙烯塑料（ABS)的含量更優選為8?10wt%。
[0016] 本發明所選用的尼龍（PA)與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS)的合金材料，丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS)的用量為尼龍（PA)質量的10?40wt%，優選為20? 30wt%。
[0017] 本發明所選用的碳纖維優選為聚丙烯腈基材的碳纖維，單絲直徑4?Sum，束絲 線密度200?800tex，本發明使用的碳纖維具有高強度的特點。
[0018] 為了進一步更好地實現本發明，本發明所述合金材料中，所述碳纖維的含量更優 選為10wt%。
[0019] 本發明所選用的玻璃纖維優選為單絲直徑為3?10iim，單絲長度為300?500mm 的無鹼短玻璃纖維。
[0020] 為了進一步更好地實現本發明，本發明所述合金材料中，所述玻璃纖維的含量更 優選為15wt%。
[0021] 為了進一步更好地實現本發明，本發明所選用的增強體系為碳纖維與玻璃纖維的 復配體系，本發明所述合金材料中，其中玻璃纖維與碳纖維的總含量優選為25wt%。
[0022] 為了進一步更好地實現本發明，本發明所選用的玻璃纖維與碳纖維的複合增強體 系，其中玻璃纖維與碳纖維的質量比優選為3:2。
[0023] 本發明所選用的無滷阻燃劑優選為三嗪類的膨脹型阻燃劑，具體包括氰脲酸及其 衍生物、三聚氰胺磷酸鹽、胍鹽及雙氰胺鹽等，優選為三聚氰胺磷酸鹽。
[0024] 本發明所選用的阻燃協效劑優選為三氧化二銻（Sb203)。
[0025] 本發明選用無滷阻燃劑和阻燃協效劑組成阻燃體系，從而實現優異的阻燃效果， 為了進一步更好地實現本發明，所用無滷阻燃劑和阻燃協效劑的質量比為5:1?2:1，更優 選為3:1。
[0026] 本發明所選用的相容劑優選為馬來酸酐類接枝物，包括丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯 塑料接枝馬來酸酐（ABS-g-MAH)、聚丙烯接枝馬來酸酐（PP-g-MAH)、聚乙烯接枝馬來酸酐 (PE-g-MAH)以及苯乙烯-丙烯腈-馬來酸酐共聚物（SAM)等，其中更優選為丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯塑料接枝馬來酸酐（ABS-g-MAH)。
[0027] 本發明所選用的相容劑的添加量根據丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS)含量的 不同而進行優化，更優選為添加4wt%的相容劑丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料接枝馬來酸酐 (ABS-g-MAH)。
[0028] 本發明所選用的其他助劑指本領域中任意適合於尼龍和ABS體系的加工穩定劑 和抗氧劑等助劑，可為亞膦酸酯類化合物，如：3, 9-二（2, 4-二枯基苯氧基）-2, 4, 8, 10-四 氧雜-3, 9-二磷雜螺[5.5]i^一烷（S9228)，三（2, 4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯（168)等， 其中優選為三（2, 4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯（168)。
[0029] 本發明還提供了一種上述低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料的製備 方法，具體包括以下步驟：
[0030] 把尼龍（PA) 32. 5?57. 7wt%、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS) 5?15wt%、無 滷阻燃劑5?12wt%、阻燃協效劑1?5wt%、相容劑0?5wt%和其他助劑0. 1?0. 3wt% 混合由雙螺杆擠出機主餵料口加入，碳纖維（CF)5?25wt%由雙螺杆擠出機的排擠口加 入，玻璃纖維（GF) 5?25wt%由雙螺杆擠出機的側餵料口加入，熔融共混，冷卻造粒，得到 低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料。
[0031] 本發明的混合優選在高速攪拌機中進行混合，混合溫度不高於80°C，攪拌速度為 300r/min，混合時間為10?30min。
[0032] 本發明的熔融共混的條件優選為各加熱段的溫度在230?260°C之間，主機的螺 杆轉速為350?430r/min，料鬥進料螺杆的轉速為24?35r/min。
[0033] 本發明的低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料具有強度高、阻燃性能 好、翹曲率低等特點，其物理力學性能、加工性能及表面外觀性能均良好，相對普通碳纖維 增強尼龍材料具有更高的抗翹曲性，可應用於電子電器、航空航天、交通運輸、電動工具等 領域中，特別適用於製備一些薄壁且對材料力學性能要求較高的電子器件和電動工具，如 筆記本電腦、手機外殼、電容器等。
[0034] 本發明的機理為：
[0035] 本發明選擇尼龍（PA)與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS)作為聚合基材，利用 丙烯腈_丁二烯-苯乙烯塑料（ABS)為非結晶材料，具有成型收縮率低、流動性好、衝擊強 度高等特點，尼龍（PA)與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS)通過熔融共混的方式製成合 金材料可提高材料的流動性，減少成型過程中的分子鏈取向，降低材料的內應力，降低薄壁 製品的翹曲率。碳纖維和玻璃纖維復配體系作為復配增強體系，利用碳纖維具有更高的強 度、密度更小且對材料成型收縮率的影響比玻璃纖維小，而玻璃纖維具有低成本、高拉伸強 度、對材料電阻率影響不大等特點，選擇玻璃纖維和碳纖維復配增強，且優選兩者復配總質 量百份含量為25%時材料的力學性可達到最好；製備得到的合金材料具有優異的物理力 學性能，且具有更低的成型收縮率和翹曲率，明顯降低材料的密度，可以應用於製備對產品 輕量化要求高的薄壁製件。
[0036] 本發明相對於現有技術，具有如下的優點及有益效果：
[0037] (1)本發明利用PA/ABS作為合金基體，具有良好的力學性能，提高了材料的流動 性，減少成型過程中的分子鏈取向，降低材料的內應力，降低薄壁製品的翹曲率。
[0038] (2)本發明利用玻璃纖維和碳纖維復配增強，達到最好的力學性能的同時，降低材 料密度，減少製品的翹曲率。

【具體實施方式】
[0039] 下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。
[0040] 實施例1:低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料的製備
[0041]將PA6M2400(嶽陽石化）41. 8wt%，ABS8391A13wt% (上海高橋石化），丙烯 腈-丁二烯-苯乙烯塑料接枝馬來酸酐（ABS-g-MAH)4wt%,無滷阻燃劑12wt% (三聚氰 胺磷酸鹽）；阻燃協效劑Sb2034wt%，抗氧劑0. 2wt% (亞膦酸酯類抗氧劑168)加入到高 速攪拌機中攪拌混合，混合溫度不高於80°C，混合時間15min;將攪拌均勻的物料加入到 長徑比L/D為40:1，螺杆直徑為30mm的平行雙螺杆擠出機的料鬥中，設定擠出機從料鬥 到模頭的各段溫度分別為（共九區）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C， 245 °C，245 °C，主機的螺杆轉速為350r/min，料鬥進料螺杆的轉速為28r/min，碳纖維 T700SC-12K(東麗）10wt%由雙螺杆擠出機的排擠口加入，短玻璃纖維（ECS3014B) 15wt% 由雙螺杆擠出機的側餵料口加入，材料經過熔融共混擠出、經過水槽冷卻，風乾後進入切粒 機進行切粒，得到低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，注塑成測試樣條後按照 GB、ISO或者UL94等標準測試性能。
[0042] 實施例2:低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料的製備
[0043]將PA6M2400(嶽陽石化）49. 8wt%，ABS8391A5wt%(上海高橋石化），丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯塑料接枝馬來酸酐（ABS-g-MAH)4wt%，無滷阻燃劑12wt% (三聚氰胺磷酸 鹽）；阻燃協效劑Sb2034wt%，抗氧劑0. 2wt% (亞膦酸酯類抗氧劑168)加入到高速攪拌 機中攪拌混合，混合溫度不高於80°C，混合時間15min;將攪拌均勻的物料加入到長徑比L/ D為40:1，螺杆直徑為30mm的平行雙螺杆擠出機的料鬥中，設定擠出機從料鬥到模頭的各 段溫度分別為（共九區）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C，245°C， 主機的螺杆轉速為350r/min，料鬥進料螺杆的轉速為28r/min，碳纖維I700SC-12K(東 麗）10wt%由雙螺杆擠出機的排擠口加入，短玻璃纖維（ECS3014B) 15wt%由雙螺杆擠出 機的側餵料口加入，材料經過熔融共混擠出、經過水槽冷卻，風乾後進入切粒機進行切粒， 得到低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，注塑成測試樣條後按照GB、ISO或者 UL94等標準測試性能。
[0044] 實施例3:低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料的製備
[0045]將PA6M2400(嶽陽石化）45. 8wt%，ABS8391A9wt%(上海高橋石化），丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯塑料接枝馬來酸酐（ABS-g-MAH)4wt%，無滷阻燃劑12wt% (三聚氰胺磷酸 鹽）；阻燃協效劑Sb203 4wt%，抗氧劑0. 2wt% (亞膦酸酯類抗氧劑168)加入到高速攪拌 機中攪拌混合，混合溫度不高於80°C，混合時間15min;將攪拌均勻的物料加入到長徑比L/ D為40:1，螺杆直徑為30mm的平行雙螺杆擠出機的料鬥中，設定擠出機從料鬥到模頭的各 段溫度分別為（共九區）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C，245°C， 主機的螺杆轉速為350r/min，料鬥進料螺杆的轉速為28r/min，碳纖維I700SC-12K(東 麗）10wt%由雙螺杆擠出機的排擠口加入，短玻璃纖維（ECS3014B) 15wt%由雙螺杆擠出 機的側餵料口加入，材料經過熔融共混擠出、經過水槽冷卻，風乾後進入切粒機進行切粒， 得到低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，注塑成測試樣條後按照GB、ISO或者 UL94等標準測試性能。
[0046] 實施例4:低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料的製備
[0047]將PA6M2400(嶽陽石化）45. 8wt%，ABS8391A9wt%(上海高橋石化），丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯塑料接枝馬來酸酐（ABS-g-MAH)4wt%，無滷阻燃劑12wt% (三聚氰胺磷酸 鹽）；阻燃協效劑Sb203 4wt%，抗氧劑0. 2wt% (亞膦酸酯類抗氧劑168)加入到高速攪拌 機中攪拌混合，混合溫度不高於80°C，混合時間15min;將攪拌均勻的物料加入到長徑比L/ D為40:1，螺杆直徑為30mm的平行雙螺杆擠出機的料鬥中，設定擠出機從料鬥到模頭的各 段溫度分別為（共九區）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C，245°C， 主機的螺杆轉速為350r/min，料鬥進料螺杆的轉速為28r/min，碳纖維I700SC-12K(東 麗）10wt%由雙螺杆擠出機的排擠口加入，短玻璃纖維（ECS3014B) 15wt%由雙螺杆擠出 機的側餵料口加入，材料經過熔融共混擠出、經過水槽冷卻，風乾後進入切粒機進行切粒， 得到低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，注塑成測試樣條後按照GB、ISO或者 UL94等標準測試性能。
[0048] 實施例5:低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料的製備
[0049] 將PA6M2400(嶽陽石化）45. 8wt%，ABS8391A9wt%(上海高橋石化），丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯塑料接枝馬來酸酐（ABS-g-MAH)4wt%，無滷阻燃劑12wt% (三聚氰胺磷酸 鹽）；阻燃協效劑Sb203 4wt%，抗氧劑0. 2wt% (亞膦酸酯類抗氧劑168)加入到高速攪拌 機中攪拌混合，混合溫度不高於80°C，混合時間15min;將攪拌均勻的物料加入到長徑比L/ D為40:1，螺杆直徑為30mm的平行雙螺杆擠出機的料鬥中，設定擠出機從料鬥到模頭的各 段溫度分別為（共九區）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C，245°C， 主機的螺杆轉速為350r/min，料鬥進料螺杆的轉速為28r/min，碳纖維I700SC-12K(東 麗）5wt%由雙螺杆擠出機的排擠口加入，短玻璃纖維（ECS3014B)20wt%由雙螺杆擠出 機的側餵料口加入，材料經過熔融共混擠出、經過水槽冷卻，風乾後進入切粒機進行切粒， 得到低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，注塑成測試樣條後按照GB、ISO或者 UL94等標準測試性能。
[0050] 實施例6 :低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料的製備
[0051] 將PA6M2400(嶽陽石化）49.8wt%，ABS8391A10wt% (上海高橋石化），無滷阻 燃劑12wt% (三聚氰胺磷酸鹽）；阻燃協效劑Sb203 4wt%,抗氧劑0. 2wt% (亞膦酸酯類 抗氧劑168)加入到高速攪拌機中攪拌混合，混合溫度不高於80°C，混合時間15min;將攪 拌均勻的物料加入到長徑比L/D為40:1，螺杆直徑為30mm的平行雙螺杆擠出機的料鬥 中，設定擠出機從料鬥到模頭的各段溫度分別為（共九區）：180°C，225°C，230°C，240°C， 245°C，255°C，250°C，245°C，245°C，主機的螺杆轉速為350r/min，料鬥進料螺杆的轉速為 28r/min，碳纖維I700SC-12K(東麗）5wt%由雙螺杆擠出機的排擠口加入，短玻璃纖維（ECS 3014B) 20wt%由雙螺杆擠出機的側餵料口加入，材料經過熔融共混擠出、經過水槽冷卻，風 幹後進入切粒機進行切粒，得到低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，注塑成測 試樣條後按照GB、ISO或者UL94等標準測試性能。
[0052] 實施例7 :低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料的製備
[0053] 將PA6M2400(嶽陽石化）44. 8wt%，ABS8391A9wt% (上海高橋石化），丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯塑料接枝馬來酸酐（ABS-g-MAH)5wt%，無滷阻燃劑12wt% (三聚氰胺磷酸 鹽）；阻燃協效劑Sb203 4wt%，抗氧劑0. 2wt% (亞膦酸酯類抗氧劑168)加入到高速攪拌 機中攪拌混合，混合溫度不高於80°C，混合時間15min;將攪拌均勻的物料加入到長徑比L/ D為40:1，螺杆直徑為30mm的平行雙螺杆擠出機的料鬥中，設定擠出機從料鬥到模頭的各 段溫度分別為（共九區）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C，245°C， 主機的螺杆轉速為350r/min，料鬥進料螺杆的轉速為28r/min，碳纖維I700SC-12K(東 麗）10wt%由雙螺杆擠出機的排擠口加入，短玻璃纖維（ECS3014B) 15wt%由雙螺杆擠出 機的側餵料口加入，材料經過熔融共混擠出、經過水槽冷卻，風乾後進入切粒機進行切粒， 得到低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，注塑成測試樣條後按照GB、ISO或者 UL94等標準測試性能。
[0054] 實施例8 :低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料的製備
[0055] 將PA6M2400(嶽陽石化）40. 8wt%，ABS8391A9wt% (上海高橋石化），丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯塑料接枝馬來酸酐（ABS-g-MAH)4wt%，無滷阻燃劑12wt% (三聚氰胺磷酸 鹽）；阻燃協效劑Sb203 4wt%，抗氧劑0. 2wt% (亞膦酸酯類抗氧劑168)加入到高速攪拌 機中攪拌混合，混合溫度不高於80°C，混合時間15min;將攪拌均勻的物料加入到長徑比L/ D為40:1，螺杆直徑為30mm的平行雙螺杆擠出機的料鬥中，設定擠出機從料鬥到模頭的各 段溫度分別為（共九區）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C，245°C， 主機的螺杆轉速為350r/min，料鬥進料螺杆的轉速為28r/min，碳纖維I700SC-12K(東 麗）25wt%由雙螺杆擠出機的排擠口加入，短玻璃纖維（ECS3014B)5wt%由雙螺杆擠出 機的側餵料口加入，材料經過熔融共混擠出、經過水槽冷卻，風乾後進入切粒機進行切粒， 得到低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，注塑成測試樣條後按照GB、ISO或者 UL94等標準測試性能。
[0056] 實施例9 :低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料的製備
[0057]將PA6M2400(嶽陽石化）52. 8wt%，ABS8391A1lwt% (上海高橋石化），丙烯 腈-丁二烯-苯乙烯塑料接枝馬來酸酐（ABS-g-MAH)4wt%,無滷阻燃劑5wt% (三聚氰胺磷 酸鹽）；阻燃協效劑Sb203 2wt%，抗氧劑0. 2wt% (亞膦酸酯類抗氧劑168)加入到高速攪拌 機中攪拌混合，混合溫度不高於80°C，混合時間15min;將攪拌均勻的物料加入到長徑比L/ D為40:1，螺杆直徑為30mm的平行雙螺杆擠出機的料鬥中，設定擠出機從料鬥到模頭的各 段溫度分別為（共九區）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C，245°C， 主機的螺杆轉速為350r/min，料鬥進料螺杆的轉速為28r/min，碳纖維I700SC-12K(東 麗）10wt%由雙螺杆擠出機的排擠口加入，短玻璃纖維（ECS3014B) 15wt%由雙螺杆擠出 機的側餵料口加入，材料經過熔融共混擠出、經過水槽冷卻，風乾後進入切粒機進行切粒， 得到低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，注塑成測試樣條後按照GB、ISO或者 UL94等標準測試性能。
[0058] 對比例1
[0059]將PA6M2400(嶽陽石化）45. 8wt%，ABS8391A9wt%(上海高橋石化），丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯塑料接枝馬來酸酐（ABS-g-MAH)4wt%，無滷阻燃劑12wt% (三聚氰胺磷酸 鹽）；阻燃協效劑Sb203 4wt%，抗氧劑0. 2wt% (亞膦酸酯類抗氧劑168)加入到高速攪 拌機中攪拌混合，混合溫度不高於80°C，混合時間15min;將攪拌均勻的物料加入到長徑 比L/D為40:1，螺杆直徑為30mm的平行雙螺杆擠出機的料鬥中，設定擠出機從料鬥到模 頭的各段溫度分別為（共九區）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C， 245°C，主機的螺杆轉速為350r/min，料鬥進料螺杆的轉速為28r/min，短玻璃纖維（ECS 3014B) 25wt%由雙螺杆擠出機的側餵料口加入，材料經過熔融共混擠出、經過水槽冷卻，風 幹後進入切粒機進行切粒，得到尼龍合金材料，注塑成測試樣條後按照GB、ISO或者UL94等 標準測試性能。
[0060] 對比例2
[0061]將PA6M2400(嶽陽石化）61.8wt%，ABS8391A18wt%(上海高橋石化），丙烯 腈-丁二烯-苯乙烯塑料接枝馬來酸酐（ABS-g-MAH)4wt%,無滷阻燃劑12wt% (三聚氰 胺磷酸鹽）；阻燃協效劑Sb203 4wt%，抗氧劑0. 2wt% (亞膦酸酯類抗氧劑168)加入到高 速攪拌機中攪拌混合，混合溫度不高於80°C，混合時間15min;將攪拌均勻的物料加入到長 徑比L/D為40:1，螺杆直徑為30mm的平行雙螺杆擠出機的料鬥中，設定擠出機從料鬥到模 頭的各段溫度分別為（共九區）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C， 245°C，主機的螺杆轉速為350r/min，料鬥進料螺杆的轉速為28r/min，材料經過熔融共混 擠出、經過水槽冷卻，風乾後進入切粒機進行切粒，得到尼龍合金材料，注塑成測試樣條後 按照GB、ISO或者UL94等標準測試性能。
[0062] 對比例3
[0063]將PA6M2400(嶽陽石化）59.8wt%，無滷阻燃劑llwt% (三聚氰胺磷酸鹽）；阻燃 協效劑Sb203 4wt%，抗氧劑0. 2wt% (亞膦酸酯類抗氧劑168)加入到高速攪拌機中攪拌混 合，混合溫度不高於80°C，混合時間15min;將攪拌均勻的物料加入到長徑比L/D為40:1， 螺杆直徑為30mm的平行雙螺杆擠出機的料鬥中，設定擠出機從料鬥到模頭的各段溫度分 別為（共九區）：180°C，225°C，230°C，240°C，245°C，255°C，250°C，245°C，245°C，主機的螺 杆轉速為350r/min，料鬥進料螺杆的轉速為28r/min，碳纖維I700SC-12K(東麗）10wt%由 雙螺杆擠出機的排擠口加入，短玻璃纖維（ECS3014B) 15wt%由雙螺杆擠出機的側餵料口 加入，材料經過熔融共混擠出、經過水槽冷卻，風乾後進入切粒機進行切粒，得到尼龍合金 材料，注塑成測試樣條後按照GB、ISO或者UL94等標準測試性能。
[0064] 材料的力學性能測試依據GB標準，材料的成型收縮率依據IS0294-4標準採用一 次元電子高度規測試，材料的阻燃性能測試依據UL94標準結果見表1。
[0065] 表1尼龍合金材料的性能指標
[0066]

【權利要求】
1. 一種低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，其特徵在於包含以下質量百分 數的組分： 尼龍 32.5?57.7 %; 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料 5?15 %; 碳纖維 5?25 %; 玻璃纖維 5?25 %; 無滷阻燃劑 5?12 %; 阻燃協效劑 1?5%; 相容劑 O?5 %; 其他助劑 0.1?0.3 %。
2. 根據權利要求1所述的低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，其特徵在 於：所述的尼龍為黏度為2. 0?2. 8Pa.S的低粘尼龍。
3. 根據權利要求1所述的低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，其特徵在 於：所用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料的用量為尼龍質量的10?40wt%。
4. 根據權利要求1所述的低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，其特徵在 於：所用玻璃纖維與碳纖維的質量比為3:2。
5. 根據權利要求1所述的低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，其特徵在 於：所用無滷阻燃劑和阻燃協效劑的質量比為5:1?2:1。
6. 根據權利要求1所述的低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，其特徵 在於：所述的碳纖維為聚丙烯腈基材的碳纖維，單絲直徑4?8μm，束絲線密度200? 800tex;所述的玻璃纖維為單絲直徑為3?10μm，單絲長度為300?500mm的無鹼短玻璃 纖維。
7. 根據權利要求1所述的低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，其特徵在 於：所述尼龍的含量為40?50wt% ;所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料的含量為8? IOwt% ;所述碳纖維的含量為IOwt% ;所述玻璃纖維的含量為15wt%。
8. 根據權利要求1所述的低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料，其特徵在 於：所述無滷阻燃劑為三嗪類的膨脹型阻燃劑；所述的阻燃協效劑為三氧化二銻；所述的 相容劑為馬來酸酐類接枝物；所述的其他助劑包括加工穩定劑和抗氧劑中的至少一種。
9. 一種根據權利要求1?8任一項所述的低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材 料的製備方法，其特徵在於具體包括以下步驟： 把尼龍32. 5?57. 7wt%、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料5?15wt%、無滷阻燃劑5? 12wt%、阻燃協效劑1?5wt%、相容劑0?5wt%和其他助劑(λ1?(λ3wt%混合由雙螺 杆擠出機主餵料口加入，碳纖維5?25wt%由雙螺杆擠出機的排擠口加入，玻璃纖維5? 25wt%由雙螺杆擠出機的側餵料口加入，熔融共混，冷卻造粒，得到低翹曲率的無滷阻燃碳 纖維增強尼龍合金材料。
10. 根據權利要求1?8任一項所述的低翹曲率的無滷阻燃碳纖維增強尼龍合金材料 在電子電器、航空航天、交通運輸、電動工具領域中的應用。
【文檔編號】C08K13/04GK104448806SQ201410827638
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月25日 優先權日:2014年12月25日
【發明者】郝建鑫, 郝源增, 鄧爵安, 任萍 申請人:廣州市聚賽龍工程塑料有限公司