一種耐摩擦的阻燃尼龍及製備方法與流程

2023-05-24 10:43:31

本發明屬於高分子材料
技術領域：
，具體涉及一種耐摩擦的阻燃尼龍及製備方法。
背景技術：
：阻燃尼龍應用於汽車、電器、通訊、電子、機械等產業。由於阻燃成分的添加，阻燃尼龍材料摩擦係數較高、磨耗較大，尼龍的吸水性加劇了阻燃製件的磨損，限制了其在紡織配件高功率運轉部件及汽車行業的齒輪、軸承、電氣接插頭和傳動皮帶中的應用。申請號201310733150.9的專利提供一種阻燃耐磨尼龍複合材料及其製備方法，採用碳纖維、石墨、聚四氟乙烯為耐摩擦劑改善材料的耐摩擦性能，採用氫氧化鎂做阻燃劑提高材料的阻燃性能，使材料兼具阻燃、耐摩擦性能，成本較高，不具備成型過程中的反應特性。技術實現要素：本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種耐摩擦的阻燃尼龍及製備方法。本發明採用兩種顆粒摻混的方式，解決了組分間成型前的交聯反應，提供了一種可反應成型的耐摩擦阻燃尼龍材料。本發明採用的技術方案如下：一種耐摩擦的阻燃尼龍，由如下重量份的組份組成：尼龍6650～80份、尼龍65～20份、紅磷阻燃母粒8～12份、三元乙丙橡膠與馬來酸酐接枝共聚物(epdm-g-mah)3～8份、雙丙酮丙烯醯胺0.5～1.5份、碳化矽5～8份、蒙脫土5～8份、鄰苯二甲酸酐0.2～0.5份、芳綸纖維8～15份、潤滑劑0.5～1份、抗氧劑0.2～0.5份。其中，尼龍66為相對粘度不高於2.4的聚合物切片；尼龍6為相對粘度為2.7的聚合物切片；抗氧劑為n，n』-雙-(3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯基)己二胺與三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯組成的混合物，質量比為1∶1；潤滑劑為硬脂醯胺、氧化聚乙烯蠟、乙撐雙硬脂醯胺、矽酮粉中的一種或或幾種；紅磷阻燃母粒中赤磷含量不低於40％；碳化矽與蒙脫土的質量比為1∶1。所述蒙脫土為未經插層處理過的原土，目數為5000～10000目。所述芳綸纖維為芳綸1414的短切絲或/和超短切絲，長度在5～20mm。所述碳化矽為綠色碳化矽，顯微硬度大於3000kg/mm2，目數為600～1000目。一種耐摩擦的阻燃尼龍的製備方法包括如下步驟：(1)將碳化矽、蒙脫土、雙丙酮丙烯醯胺加入混合溫度為150℃～180℃、混合速度為2000rpm的高速混合機混合60～90min，冷卻至100℃以下；加入尼龍66、尼龍6、潤滑劑，降低混合速度至1500rpm，混合10min，製得預混料。將預混料加入混煉速度為150～250rpm，混煉溫度為240～265℃的雙螺杆擠出機熔融共混，然後經擠出造粒，得到顆粒a；(2)將三元乙丙橡膠與馬來酸酐接枝共聚物(epdm-g-mah)、紅磷阻燃母粒、鄰苯二甲酸酐、芳綸纖維、抗氧劑混合均勻，加入混煉速度為150～250rpm，混煉溫度為220～245℃的雙螺杆擠出機熔融共混，然後經擠出造粒，得到顆粒b；(3)將步驟(1)所得的顆粒a和步驟(2)所得的顆粒b摻混製成耐摩擦的阻燃尼龍顆粒。所述製備方法製成的耐摩擦的阻燃尼龍顆粒在成型加工溫度為280℃～300℃時，顆粒a與顆粒b之間可發生交聯反應。本發明提供的一種耐摩擦的阻燃尼龍採用兩種顆粒摻混的方式，成型加工溫度為280℃～300℃時，發生交聯共聚，形成網絡結構，提高材料的力學性能、尺寸穩定性、耐摩擦性能，使材料力學性能、耐摩擦性能同時得到提高。本發明採用的雙丙酮丙烯醯胺分子上的丙烯醯胺雙鍵可以進行自由基的均聚，也可以與單體共聚，由雙丙酮丙烯醯胺高溫處理的蒙脫土、碳化矽使雙丙酮丙烯醯胺分散均勻並充分反應，形成納米蒙脫土插層結構，有效提高了粉體與樹脂基體的界面相容性及粉體在樹脂基體中的分散性。本發明中納米級蒙脫土與微米級碳化矽填充到材料體系中，大小顆粒互為補充，碳化矽提供耐摩擦性能、蒙脫土起協效阻燃的作用，保證了材料中阻燃性能、摩擦性能的均一性。有益效果與現有技術相比，本發明具有以下優點和有益效果：本發明得到的耐摩擦的阻燃尼龍材料具有摩擦係數低、磨耗低，阻燃、低煙低毒等有優點，所得到的材料缺口衝擊強度≥10kj/m2，摩擦係數≤0.2。可應用於紡織配件、齒套、電氣接插頭及型材的擠出成型。具體實施方式以下通過具體實施方式對本發明的技術方案做進一步的說明和描述。本發明的一種耐摩擦的阻燃尼龍檢測試樣按gb/t17037要求製備，成型溫度為280～300℃；彎曲性能按gb/t9341檢驗。試樣尺寸80mm×10mm×4mm，速度10mm/min；缺口衝擊強度按gb/t1043檢驗。試樣類型為i型，缺口類型為a類；成型收縮率按gb/t15585檢驗；摩擦性能按gb/t3960檢驗；阻燃性能按ul94-2012檢驗。以下實施例及對比例中：尼龍66採用相對粘度為2.4的聚合物切片，採用中國平煤神馬能源化工集團有限責任公司epr24，相對粘度2.4；尼龍6採用相對粘度2.7的聚合物切片，採用湖南嶽化化工股份有限公司yh700，相對粘度2.7；紅磷阻燃母粒採用中藍晨光化工研究設計院有限公司rpm440阻燃母粒；epdm-g-mah採用中國兵器工業集團第五三研究所wssl504-5；抗氧劑採用汽巴精化1098與168按1∶1復配。實施例1本實施例中，一種耐摩擦的阻燃尼龍，由如下重量份的組份組成：尼龍6650份、尼龍620份、紅磷阻燃母粒8份、三元乙丙橡膠與馬來酸酐接枝共聚物(epdm-g-mah)3份、雙丙酮丙烯醯胺0.5份、碳化矽5份、蒙脫土5份、鄰苯二甲酸酐0.5份、芳綸纖維8份、潤滑劑0.5份、抗氧劑0.2份。蒙脫土目數為5000目，芳綸纖維為芳綸1414的短切絲，長度為20mm，碳化矽為1000目。本實施例中，一種耐摩擦的阻燃尼龍的製備方法包括如下步驟：(1)將碳化矽、蒙脫土、雙丙酮丙烯醯胺加入混合溫度為150℃、混合速度為2000rpm的高速混合機混合90min，冷卻至100℃以下；加入尼龍66、尼龍6、潤滑劑，降低混合速度至1500rpm，混合10min，製得預混料。將預混料加入混煉速度為150～250rpm，混煉溫度為240～265℃的雙螺杆擠出機熔融共混，然後經擠出造粒，得到顆粒a；(2)將epdm-g-mah、紅磷阻燃母粒、鄰苯二甲酸酐、芳綸纖維、抗氧劑混合均勻，加入混煉速度為150～250rpm，混煉溫度為220～245℃的雙螺杆擠出機熔融共混，然後經擠出造粒，得到顆粒b；(3)將步驟(1)所得的顆粒a和步驟(2)所得的顆粒b摻混製成耐摩擦的阻燃尼龍顆粒。實施例2本實施例中，一種耐摩擦的阻燃尼龍，由如下重量份的組份組成：尼龍6680份、尼龍65份、紅磷阻燃母粒12份、三元乙丙橡膠與馬來酸酐接枝共聚物(epdm-g-mah)8份、雙丙酮丙烯醯胺1.5份、碳化矽8份、蒙脫土8份、鄰苯二甲酸酐0.2份、芳綸纖維15份、潤滑劑1份、抗氧劑0.5份。蒙脫土目數為10000目，芳綸纖維為芳綸1414的超短切絲，長度為5mm，碳化矽為600目。本實施例中，一種耐摩擦的阻燃尼龍的製備方法包括如下步驟：(1)將碳化矽、蒙脫土、雙丙酮丙烯醯胺加入混合溫度為180℃、混合速度為2000rpm的高速混合機混合60min，冷卻至100℃以下；加入尼龍66、尼龍6、潤滑劑，降低混合速度至1500rpm，混合10min，製得預混料。將預混料加入混煉速度為150～250rpm，混煉溫度為240～265℃的雙螺杆擠出機熔融共混，然後經擠出造粒，得到顆粒a；(2)將三元乙丙橡膠與馬來酸酐接枝共聚物(epdm-g-mah)、紅磷阻燃母粒、鄰苯二甲酸酐、芳綸纖維、抗氧劑混合均勻，加入混煉速度為150～250rpm，混煉溫度為220～245℃的雙螺杆擠出機熔融共混，然後經擠出造粒，得到顆粒b；(3)將步驟(1)所得的顆粒a和步驟(2)所得的顆粒b摻混製成耐摩擦的阻燃尼龍顆粒。實施例3本實施例中，一種耐摩擦的阻燃尼龍，由如下重量份的組份組成：尼龍6665份、尼龍610份、紅磷阻燃母粒10份、三元乙丙橡膠與馬來酸酐接枝共聚物(epdm-g-mah)5份、雙丙酮丙烯醯胺1份、碳化矽7份、蒙脫土7份、鄰苯二甲酸酐0.4份、芳綸纖維12份、潤滑劑0.8份、抗氧劑0.3份。蒙脫土目數為8000目，芳綸纖維為芳綸1414的短切絲，長度為10mm，碳化矽為800目。本實施例中，一種耐摩擦的阻燃尼龍的製備方法包括如下步驟：(1)將碳化矽、蒙脫土、雙丙酮丙烯醯胺加入混合溫度為170℃、混合速度為2000rpm的高速混合機混合75min，冷卻至100℃以下；加入尼龍66、尼龍6、潤滑劑，降低混合速度至1500rpm，混合10min，製得預混料。將預混料加入混煉速度為150～250rpm，混煉溫度為240～265℃的雙螺杆擠出機熔融共混，然後經擠出造粒，得到顆粒a；(2)將三元乙丙橡膠與馬來酸酐接枝共聚物(epdm-g-mah)、紅磷阻燃母粒、鄰苯二甲酸酐、芳綸纖維、抗氧劑混合均勻，加入混煉速度為150～250rpm，混煉溫度為220～245℃的雙螺杆擠出機熔融共混，然後經擠出造粒，得到顆粒b；(3)將步驟(1)所得的顆粒a和步驟(2)所得的顆粒b摻混製成耐摩擦的阻燃尼龍顆粒。對比例1本對比例中，一種耐摩擦的阻燃尼龍，由如下重量份的組份組成：尼龍6650份、尼龍620份、紅磷阻燃母粒8份、三元乙丙橡膠與馬來酸酐接枝共聚物(epdm-g-mah)3份、雙丙酮丙烯醯胺0.5份、碳化矽5份、蒙脫土5份、芳綸纖維8份、潤滑劑0.5份、抗氧劑0.2份。蒙脫土目數為5000目，芳綸纖維為芳綸1414的短切絲，長度為20mm，碳化矽為1000目。本對比例中，一種耐摩擦的阻燃尼龍的製備方法包括如下步驟：(1)將碳化矽、蒙脫土、雙丙酮丙烯醯胺加入混合溫度為150℃、混合速度為2000rpm的高速混合機混合90min，冷卻至100℃以下；加入尼龍66、尼龍6、潤滑劑，降低混合速度至1500rpm，混合10min，製得預混料。將預混料加入混煉速度為150～250rpm，混煉溫度為240～265℃的雙螺杆擠出機熔融共混，然後經擠出造粒，得到顆粒a；(2)將epdm-g-mah、紅磷阻燃母粒、芳綸纖維、抗氧劑混合均勻，加入混煉速度為150～250rpm，混煉溫度為220～245℃的雙螺杆擠出機熔融共混，然後經擠出造粒，得到顆粒b；(3)將步驟(1)所得的顆粒a和步驟(2)所得的顆粒b摻混製成耐摩擦的阻燃尼龍顆粒。對比例1與實施例1的區別為不添加鄰苯二甲酸酐，無法進行交聯反應，衝擊性能降低明顯，材料摩擦係數及磨耗明顯提高。對比例2本對比例中，一種耐摩擦的阻燃尼龍，由如下重量份的組份組成：尼龍6680份、尼龍65份、紅磷阻燃母粒12份、三元乙丙橡膠與馬來酸酐接枝共聚物(epdm-g-mah)8份、碳化矽8份、蒙脫土8份、鄰苯二甲酸酐0.2份、芳綸纖維15份、潤滑劑1份、抗氧劑0.5份。蒙脫土目數為10000目，芳綸纖維為芳綸1414的超短切絲，長度為5mm，碳化矽為600目。本對比例中，一種耐摩擦的阻燃尼龍的製備方法包括如下步驟：(1)將碳化矽、蒙脫土加入混合溫度為180℃、混合速度為2000rpm的高速混合機混合60min，冷卻至100℃以下；加入尼龍66、尼龍6、潤滑劑，降低混合速度至1500rpm，混合10min，製得預混料。將預混料加入混煉速度為150～250rpm，混煉溫度為240～265℃的雙螺杆擠出機熔融共混，然後經擠出造粒，得到顆粒a；(2)將三元乙丙橡膠與馬來酸酐接枝共聚物(epdm-g-mah)、紅磷阻燃母粒、鄰苯二甲酸酐、芳綸纖維、抗氧劑混合均勻，加入混煉速度為150～250rpm，混煉溫度為220～245℃的雙螺杆擠出機熔融共混，然後經擠出造粒，得到顆粒b；(3)將步驟(1)所得的顆粒a和步驟(2)所得的顆粒b摻混製成耐摩擦的阻燃尼龍顆粒。對比例2與實施例2的區別為不添加雙丙酮丙烯醯胺，對粉體的處理不夠完善，衝擊強度降低，摩擦係數及磨耗提高。對比例3本對比例中，一種耐摩擦的阻燃尼龍，由如下重量份的組份組成：尼龍6665份、尼龍610份、紅磷阻燃母粒10份、三元乙丙橡膠與馬來酸酐接枝共聚物(epdm-g-mah)5份、雙丙酮丙烯醯胺1份、碳化矽7份、蒙脫土7份、鄰苯二甲酸酐0.4份、芳綸纖維12份、潤滑劑0.8份、抗氧劑0.3份。蒙脫上目數為8000目，芳綸纖維為芳綸1414的短切絲，長度為10mm，碳化矽為800目。本對比例中，一種耐摩擦的阻燃尼龍的製備方法包括如下步驟：(1)將碳化矽、蒙脫土、雙丙酮丙烯醯胺加入混合溫度為60℃、混合速度為2000rpm的高速混合機混合30min，冷卻；加入尼龍66、尼龍6、潤滑劑，降低混合速度至1500rpm，混合10min，製得預混料。將預混料加入混煉速度為150～250rpm，混煉溫度為240～265℃的雙螺杆擠出機熔融共混，然後經擠出造粒，得到顆粒a；(2)將三元乙丙橡膠與馬來酸酐接枝共聚物(epdm-g-mah)、紅磷阻燃母粒、鄰苯二甲酸酐、芳綸纖維、抗氧劑混合均勻，加入混煉速度為150～250rpm，混煉溫度為220～245℃的雙螺杆擠出機熔融共混，然後經擠出造粒，得到顆粒b；(3)將步驟(1)所得的顆粒a和步驟(2)所得的顆粒b摻混製成耐摩擦的阻燃尼龍顆粒。對比例3與實施例3的區別在於步驟(1)中混合溫度及混合時間不同，摩擦係數及磨耗有所提高，但仍比一般耐摩擦材料好。各實施例與對比例得到的合金材料的性能見下表：性能實施例1實施例2實施例3對比例1對比例2對比例3彎曲強度(mpa)97.612010781.111096缺口衝擊強度(kj/m2)10.81211.45.38.29.6摩擦係數0.1830.1250.1420.2610.1920.161磨耗(103cm3/n·m)0.200.140.160.410.220.18燃燒性能v-0v-0v-0v-0v-1v-0當前第1頁12