专利名称：一种mca阻燃聚己内酰胺复合材料及其制备方法
一种MCA阻燃聚己内酰胺复合材料及其制备方法本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种MCA阻燃聚己内酰胺复合材料及其制备方法。PA6具有优异的力学性能，良好的耐磨性、耐热性、耐候性和电绝缘性，在汽车工业、电子电气、机械、包装薄膜等行业得到了广泛的应用。然而，作为一种有机材料，PA6的极限氧指数(LOI)仅为23，易燃烧，燃烧溶滴高热也易引起二次燃烧，尤其在较苛刻的环境如高湿、高温、高电压等条件下，增加了火焰传播的危险，使得其在电子电气、交通运输等领域的应用受到限制。近年来国内外许多研究工作者对PA6的阻燃进行了深入研究。PA6阻燃剂主要分为卤系、磷系、无机阻燃剂、氮系阻燃剂和氮-磷阻燃剂，卤系阻燃剂在高温分解生成多溴代二噁英及多溴代呋喃等具有极强致癌作用的物质，因此无卤阻燃倍受关注， 其中氮系阻燃剂以其低毒、环保、价廉和成碳性更好、阻燃效率高的特点成为近年来的研究热点。MCA(三聚氰胺氰尿酸盐)是一种含氮量高、阻燃效果好、低毒、低烟的氮系阻燃剂，特别适用于PA6的阻燃，其合成一般以酸或碱为催化剂在水性介质中进行三聚氰胺和氰尿酸分子自组装成大平面氢键网络。但MCA为一种刚性粒子，粒子尺寸较大，因此传统MCA对材料力学性能有负面影响，且MCA密度较小粉料较轻，生产时不易下料造成添加量只能控制在12%以下。本发明提供了一种MCA阻燃聚己内酰胺复合材料及其制备方法，该复合材料能提高MCA在尼龙中的添加量，降低生产成本。本发明的技术方案是一种MCA阻燃聚己内酰胺复合材料，按重量百分比，由以下组分组成PA669. 6-89. 8% ；MCA10-30% ；抗氧剂0.2-0.4%;其中，所述MCA经过改性处理，改性处理过程如下将偶联剂、无水乙醇和蒸馏水按体积比60 4 36配好溶液；用滴管取一滴冰醋酸到该配好的溶液中，形成混合液；其中，混合液质量为所述 MCA 的 1 % ；将所述MCA加入到高速混合机中干混10-20min，待温度升至40_50°C时，从高速混合机的注液口缓慢注入所述混合液，之后再混合20-30min，形成改性后的MCA。一种MCA阻燃聚己内酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤步骤一、按上述所述的重量百分比称取PA6、MCA和抗氧剂；步骤二、将称取的PA6、MCA和抗氧剂放入高速混合机中混合处理3-5min ；
步骤三、将混合处理后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，挤出造粒；工艺条件为双螺杆挤出机一区温度140-180°C，二区温度190-220°C，三区温度 220-230°C，四区温度 230-250°C，机头温度 180_220°C，停留时间 2_;3min，压力为 12_18MPa， 螺杆转速 130-150r/min。本发明制备的MCA阻燃聚己内酰胺复合材料，对MCA进行改性处理，能改善MCA与基体PA6的相容性，提高MCA的添加量，降低生产成本，同时随着MCA添加量的增加也能提高复合材料的强度和韧性。下面结合具体的实施例对本发明做一详细的阐述。在下述各个实施例中，PA6的重均分子量为17000-30000，特性粘度为2. 4-2. 8dl/ g ；抗氧剂由四[3- (3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(比如瑞士 CIBA产的 1010)和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)(比如瑞士 CIBA产的168)复配而成；偶联剂采用 r-氨丙基三乙基硅烷，比如KH550。 MCA经过改性处理，改性处理过程如下将偶联剂、无水乙醇和蒸馏水按体积比60 4 36配好溶液；用滴管取一滴冰醋酸到该配好的溶液中，形成混合液；其中，混合液质量为所述 MCA 的 1 % ；将所述MCA加入到高速混合机中干混10-20min，待温度升至40_50°C时，从高速混合机的注液口缓慢注入所述混合液，之后再混合20-30min，形成改性后的MCA。实施例1该实施例的MCA阻燃聚己内酰胺复合材料，按重量百分比，由以下组分组成PA6 89. 8% ；MCA 10% ；抗氧剂 1010 0. 1% ；抗氧剂 168 0. 1% ；其制备方法如下步骤一、按上述所述的重量百分比称取PA6、MCA和抗氧剂1010、抗氧剂168 ；步骤二、将称取的PA6、MCA和抗氧剂1010、168放入高速混合机中混合处理!Bmin ；步骤三、将混合处理后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，挤出造粒；工艺条件为双螺杆挤出机一区温度140°C，二区温度190°C，三区温度220°C，四区温度 230°C，机头温度180°C，停留时间2min，压力为12MPa，螺杆转速130r/min。实施例2该实施例的MCA阻燃聚己内酰胺复合材料，按重量百分比，由以下组分组成PA6 79. 7% ；MCA 20% ；抗氧剂 1010 0. 15% ；抗氧剂 168 0. 15% ；其制备方法如下步骤一、按上述所述的重量百分比称取PA6、MCA和抗氧剂1010、抗氧剂168 ；步骤二、将称取的PA6、MCA和抗氧剂1010、168放入高速混合机中混合处理5min ；步骤三、将混合处理后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，挤出造粒；工艺条件为双螺杆挤出机一区温度180°C，二区温度220°C，三区温度230°C，四区温度 250°C，机头温度220°C，停留时间3min，压力为18MPa，螺杆转速150r/min。实施例3
该实施例的MCA阻燃聚己内酰胺复合材料，按重量百分比，由以下组分组成PA6 74. 6% ；MCA 25% ；抗氧剂 1010 0. 2% ；抗氧剂 168 0. 2% ；其制备方法如下步骤一、按上述所述的重量百分比称取PA6、MCA和抗氧剂1010、抗氧剂168 ；步骤二、将称取的PA6、MCA和抗氧剂1010、168放入高速混合机中混合处理^iin ；步骤三、将混合处理后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，挤出造粒；工艺条件为双螺杆挤出机一区温度160°C，二区温度200°C，三区温度225°C，四区温度 240°C，机头温度205°C，停留时间2. 5min，压力为15MPa，螺杆转速140r/min。实施例4该实施例的MCA阻燃聚己内酰胺复合材料，按重量百分比，由以下组分组成PA6 69. 6% ；MCA 30% ；抗氧剂 1010 0. 2% ；抗氧剂 168 0. 2% ；其制备方法与实施例3相同。性能测试将上述实施例1-4中完成造粒的粒子在130-150°C的鼓风烘箱中干燥4_6小时， 再将干燥的粒子在80T注塑机上注塑制样，制样过程中保持模温在70-100°C之间。拉伸强度按GB/T 1040标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(mm) :170(长)X (20士0.2) (端部宽度)X 2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min ；弯曲强度和弯曲模量按GB 9341/ T标准进行检验。试样类型为试样尺寸(mm) :(80士幻\(10士0.幻><0士0.幻，弯曲速度为20mm/min;缺口冲击强度按GB/T 1043标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸(mm) (80士2) X (10士0. 2) X 0士0. 2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为3. 2mm ；阻燃性能条按照UL-94标准，厚度为1. 6毫米。实施例1-4、对比例1-4的组分配比及性能测试数据如下表1所示其中，对比例 1-4的复合材料的配比和制备方法分别和实施例1-4相同，只是对比例1-4的复合材料中使用的MCA未经过改性处理。对比例1-4的复合材料按照与实施例1-4相同的性能测试方法
进行测试。组成(%)实实实实组成(重对对对对施施施施量份)比比比比例例例例例例例例12341234PA689. 879. 774. 669. 6PA689. 879. 774. 669. 6改性处理后的 MCA10202530未改性的 MCA10202530抗氧剂0. 20. 30. 40. 4抗氧剂0. 20. 30. 40. 4缺口冲击强度 (J/'m)504845254530拉伸强度(MPa)708085886070无法下料无法下料断裂伸长率(%)45302594012弯曲强度(MPa)108120125128100110弯曲模量(MPa)290033003500380025003100阻燃UL91VOVOVOVOVOVO表1从上表1的性能测试数据可以看出，随着改性处理后的MCA含量的增加，本发明复合材料的强度上升，韧性略微下降。当添加量在20% 25%时复合材料的冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度及弯曲模量等物理性能最佳。从对比例1-4的性能测试数据可看出，MCA在同等添加量下，本发明复合材料各项力学性能均远远高于对比例，而且使用普通MCA添加量最多可达到20%，再增加MCA含量便无法下料，无法生产。使用改性后的MCA添加量可达到30%，由于MCA价格低廉，这样可大大降低无卤阻燃尼龙的价格。以上数据显示出本专利的巨大市场潜力、优势，在满足无卤尼龙正常使用的条件下，尽量的提高MCA的加入量，大大的降低了工厂的原料成本，使产品更具市场竞争性。以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
权利要求
1. 一种MCA阻燃聚己内酰胺复合材料，其特征在于按重量百分比，由以下组分组成其中，所述MCA经过改性处理，改性处理过程如下将偶联剂、无水乙醇和蒸馏水按体积比60 4 36配好溶液；用滴管取一滴冰醋酸到该配好的溶液中，形成混合液；其中，混合液质量为所述MCA的1% ；将所述MCA加入到高速混合机中干混10-20min，待温度升至40_50°C时，从高速混合机的注液口缓慢注入所述混合液，之后再混合20-30min，形成改性后的MCA。
2.根据权利要求1所述的MCA阻燃聚己内酰胺复合材料，其特征在于所述PA6的重均分子量为17000-30000，特性粘度为2. 4-2. 8dl/g。
3.根据权利要求1所述的MCA阻燃聚己内酰胺复合材料，其特征在于所述抗氧剂由四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯酯) 复配而成。
4.根据权利要求1所述的MCA阻燃聚己内酰胺复合材料，其特征在于所述偶联剂为 r-氨丙基三乙基硅烷。
5.一种MCA阻燃聚己内酰胺复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤 步骤一、按权利要求1所述的重量百分比称取PA6、MCA和抗氧剂；步骤二、将称取的PA6、MCA和抗氧剂放入高速混合机中混合处理3-5min ； 步骤三、将混合处理后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，挤出造粒；工艺条件为双螺杆挤出机一区温度140-180°C，二区温度190-220 °C，三区温度 220-230°C，四区温度 230-250°C，机头温度 180_220°C，停留时间 2_;3min，压力为 12_18MPa， 螺杆转速 130-150r/min。PA6 MCA
全文摘要
本发明公开了一种MCA阻燃聚己内酰胺复合材料及其制备方法，该复合材料按重量百分比，由以下组分组成PA6 69.6-89.8％；MCA 10-30％；抗氧剂0.2-0.4％；其中，所述MCA经过改性处理，改性处理过程如下将偶联剂、无水乙醇和蒸馏水按体积比60∶4∶36配好溶液；用滴管取一滴冰醋酸到该配好的溶液中，形成混合液；将所述MCA加入到高速混合机中干混10-20min，待温度升至40-50℃时，从高速混合机的注液口缓慢注入所述混合液，之后再混合20-30min。本发明对MCA进行改性处理，能改善MCA与基体PA6的相容性，提高MCA的添加量，降低生产成本。
文档编号C08K9/06GK102363672SQ201110182399
公开日2012年2月29日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者徐东, 徐永, 邢家思 申请人:深圳市科聚新材料有限公司