1.本发明涉及高分子材料技术领域,特别是涉及一种聚酰胺组合物及其制备方法和应用。
背景技术:
2.辐照交联是一种利用各种辐射引发聚合物高分子长链之间的交联反应的技术手段,根据聚合物类别和性能需求,辐照源可以选择电子束、γ射线、中子束、粒子束等。对于聚酰胺材料而言,一般需要使用的辐照交联剂有三聚氰酸三烯丙酯 (tac)、三烯丙基异氰脲酸酯(taic)、甲基三烯丙基异氰脲酸酯(tmaic)。辐照交联后的聚酰胺树脂组合物能够具有良好的防漏电特性。但是,由于交联后的聚酰胺组合物树脂基体之间会存在不规则的交联现象,这样会影响其熔融加工后的防漏电性。
3.现有技术一般通过添加无机填料来改善熔体流动性。但是,当应用在一些低密度、柔韧性强的轻薄部件时,则难以采用上述方法。
技术实现要素:
4.本发明的目的在于,提供一种聚酰胺组合物,具有良好的防漏电性稳定性、熔融加工性。
5.本发明的另一目的在于提供上述聚酰胺组合物的制备方法。
6.本发明是通过以下技术方案实现的:一种聚酰胺组合物,按重量份计,包括以下组分:聚酰胺树脂
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100份;阻燃剂
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10-40份;辐照交联剂
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0.01-10份;环糊精或其衍生物
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0.1-2份;金属盐
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0.05-1.5份;所述的聚酰胺组合物中聚酰胺分子间具有交联结构;所述的阻燃剂为溴系阻燃剂/阻燃协效剂复配体系;所述金属盐的金属离子选自锂离子、钠离子、钾离子、钙离子、锌离子或铜离子中的至少一种,与金属离子配对的阴离子选自卤素离子、碳酸根离子、硝酸根离子、硫酸根离子或醋酸根离子中的至少一种。
7.出于cti稳定性和改善析出的目的出发,优选的,所述的环糊精或其衍生物的含量为0.2-0.9份、金属盐含量为0.1-0.6;更优选的,所述的环糊精或其衍生物的含量为0.3-0.6份、金属盐含量为0.15-0.4份。
8.所述的辐照交联剂选自三聚氰酸三烯丙酯、三烯丙基异氰脲酸酯、甲基三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,
6-己二醇二丙烯酸酯或二缩丙二醇双丙烯酸酯中的至少一种。
9.所述的环糊精或其衍生物选自β-环糊精、γ-环糊精、羟丙基-β-环糊精、磺丁基醚-β-环糊精、双糖基-β-环糊精、甲基-β-环糊精、羟乙基-β-环糊精中的至少一种;优选的,所述的环糊精或其衍生物选自β-环糊精。优选的环糊精抗析出性更好。
10.所述的溴系阻燃剂选自溴化聚苯乙烯、聚溴化苯乙烯、溴化聚亚苯基醚、六溴苯、五溴乙苯、六溴联苯、十溴联苯、六溴联苯氧化物、八溴联苯氧化物、十溴联苯氧化物、四溴双酚a 、四溴双酚 a-双(羟乙基醚)、四溴双酚a-双(2,3-二溴丙基醚)、四溴双酚a-双(溴乙基醚)、四溴双酚a-双(烯丙基醚)四溴双酚a 衍生物、四溴双酚s、四溴双酚s-双(羟乙基醚)、四溴双酚s-双(2,3-二溴丙基醚)四溴双酚 s衍生物、四溴邻苯二甲酸酐、四溴邻苯二甲酰亚胺、乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺、四溴邻苯二甲酸酐衍生物、六溴环十二烷、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、三溴苯基缩水甘油醚、三溴苯基丙烯酸酯、乙撑双三溴苯基醚、乙撑双五溴苯基、乙撑双五溴苯基醚、十四溴丙二酚、溴化聚碳酸酯、溴化环氧树脂、聚五溴苯甲基丙烯酸酯、溴化聚苯醚、聚2,6-二溴苯醚、八溴萘、五溴环乙烷、双(三溴苯基)富马酰胺或n-甲基六溴二苯基胺中的至少一种;优选的,所述的溴系阻燃剂选自溴化聚苯乙烯或溴化聚亚苯基醚中的至少一种;优选的溴系阻燃剂cti更高。
11.所述的阻燃协效剂选自锑白、硼酸锌中的至少一种。
12.其中,溴系阻燃剂的含量范围是8-35份,阻燃协效剂2-8份。
13.可选的金属盐可以是氯化锂、碳酸锂、硫酸锂、醋酸锂、氯化钠、碳酸钠、硝酸钠、硫酸钠、醋酸钠、氯化钾、碳酸钾、硫酸钾、醋酸钾、氯化钙、碳酸钙、硫酸钙、醋酸钙、氯化锌、碳酸锌、硫酸锌、醋酸锌、氯化铜、碳酸铜、硫酸铜、醋酸铜等。
14.优选的,金属离子选自钙离子、铜离子、锌离子中的至少一种;更优选的,金属离子选自钙离子、铜离子中的至少一种。优选二价态的金属离子,对于抑制环糊精或其衍生物的技术效果更好。
15.所述的聚酰胺树脂由二元胺和二元酸逐步缩聚而成,或由内酰胺开环聚合而成,或由氨基酸逐步缩聚而成,或由二元胺、二元酸、内酰胺、氨基酸共聚而成;所述的聚酰胺树脂选自pa46、pa66、pa6、pa11、pa12、pa610、pa612、pa1010、pa1012、pa1212、pa4t、pa6t、pa9t、pa10t、pa6i、pamxd6、pa6i、pa66/6、pa6/66、pa6t/6i、pa6t/66中的一种或几种。
16.可以根据需要添加0-2份的抗氧剂、润滑剂等添加剂,以满足某些环境下的使用需求。
17.本发明的聚酰胺组合物的制备方法,包括以下步骤:按照比例称取各组分在高混机中进行预混合得到预混物,然后将预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合,并挤出造粒;其中,双螺杆挤出机的螺杆长径比为40~48:1,螺筒温度为240~300℃,螺杆转速为200~550rpm;将挤出造粒的颗粒进行注塑成型,注塑温度为270~ 300℃,注塑压力为55~100 mpa;将注塑制件进行辐照交联处理,处理过程中采用电子束作为辐射源,辐照剂量为15-25 mrad,得到聚酰胺组合物。
18.本发明聚酰胺组合物的应用,用于制备轻薄部件,如防漏电薄膜、电子电器外壳等。
19.本发明具有如下有益效果
300℃,注塑压力为55~100 mpa;将制件进行辐照交联处理,处理过程中采用电子束作为辐射源,辐照剂量为20mrad,得到聚酰胺组合物。
27.各项性能测试方法:(1)cti测试:聚酰胺组合物表面能经受住50滴电解液(0.1%氯化铵水溶液,质量分数约0.1%纯度不小于99.8%的分析纯无水氯化铵试剂溶解在电导率不超过1ms/m的去离子水中,在23℃
±
1℃时其电阻率为3.95ω
·m±
0.052ω
·
m)而没有形成漏电痕迹的最高电压值,单位为v。根据标准iec-60112中的相关规定进行cti性能测试,样品厚度不小于3mm。
28.(2)cti稳定性测试:将聚酰胺组合物在240-320℃温度下反复熔融注塑(根据聚酰胺组合物熔点确定注塑温度),然后样品经过破碎,测试反复熔融注塑3次后的cti值,数值越接近原材料cti说明稳定性越好。
29.(3)熔融指数:根据聚酰胺组合物的熔点tm+20℃,在2.16kg砝码作用下的熔体流动速率。
30.(4)析出性测试:将组合物注塑成100
×
100
×
1mm方板,置于85℃及85%相对湿度的环境箱100h,根据析出物的程度分为5个等级,1级代表无析出;2级代表无肉眼可视析出,但通过擦拭能发现表面有痕迹;3级代表有肉眼可视的轻微析出;4级代表有明显析出物;5级代表有严重析出。
31.表1:实施例1-5聚酰胺组合物各组分配比(重量份)及测试结果 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5pa66100
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100pa10t 100 100 pa1010
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100
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tmaic22222β-环糊精111 1γ-环糊精
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1 醋酸锂0.20.20.20.20.2抗氧剂
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0.2cti,v575575550575575cti稳定性测试,v550550525525550熔融指数,g/10min15.712.123.612.315.6析出等级21122表1中实施例1-4还包括15份溴化聚苯乙烯、4份锑白、7份硼酸锌;实施例5还包括25份溴化聚苯乙烯、4份锑白、3份硼酸锌。
32.由实施例1/4可知,γ-环糊精较易析出使cti稳定性、析出等级稍差一些。
33.表2:实施例6-12聚酰胺组合物各组分配比(重量份)及测试结果 实施例6实施例7实施例8实施例9实施例10实施例11实施例12pa66100100100100100100100tmaic2222222β-环糊精0.10.20.30.50.60.92醋酸锂0.050.10.150.30.40.61
cti,v575575575575575575550cti稳定性测试,v525550575575575550525熔融指数,g/10min7.510.411.712.514.018.625析出等级2111112
表2中每一个实施例还包括15份溴化聚苯乙烯、4份锑白、7份硼酸锌。
34.由实施例1/6-12可知,环糊精与金属盐的添加量上升组合物的流动性上升,在优选的添加量内cti稳定性更好、析出也更少。
35.表3:实施例13-19聚酰胺组合物各组分配比(重量份)及测试结果 实施例13实施例14实施例15实施例16实施例17实施例18实施例19pa66100100100100100100100tmaic2222222β-环糊精1111111氯化钠0.2
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碳酸钾 0.2
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氯化钙
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0.2
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醋酸钙
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0.2
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氯化锌
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0.2
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氯化铜
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0.2 硫酸铜
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0.2cti,v575575575575575575575cti稳定性测试,v550550575575550575575熔融指数,g/10min1110.815.212.914.116.511.4析出等级2211111
表3中每一个实施例还包括15份溴化聚苯乙烯、4份锑白、7份硼酸锌。
36.由实施例1、13-19对比可知,金属离子优选钙离子、铜离子、锌离子抗析出性较好,更优选钙离子、铜离子,cti稳定性和抗析出性更好。
37.表4:实施例20-21聚酰胺组合物各组分配比(重量份)及测试结果 实施例20实施例21pa66100100溴化聚苯乙烯
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十溴二苯乙烷15 四溴双酚s 15锑白44硼酸锌77tmaic22β-环糊精0.50.5醋酸锂0.30.3cti,v550550cti稳定性测试,v550550熔融指数,g/10min20.523.7析出等级11
由实施例9/20-21可知,优选的溴系阻燃剂cti更高。
38.表5:对比例聚酰胺组合物各组分配比(重量份)及测试结果 对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5对比例6pa66100100100100100100tmaic222222β-环糊精 0.513 1醋酸锂
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11 氯化铁
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0.2cti,v600575550475550550cti稳定性测试,v475475425400425425熔融指数,g/10min2.8912283.510.4析出等级133413表5中每一个对比例还包括15份溴化聚苯乙烯、4份锑白、7份硼酸锌。
39.由实施例和对比例1可知,环糊精与金属盐的添加虽然在一定程度上降低cti,但是能够明显提高cti稳定性,具有更高的实用性。
40.由对比例2/3可知,环糊精需要与金属盐一起复配加入,避免环糊精的分解和析出,进而保证cti稳定性。
41.由对比例4可知,环糊精的添加量不宜超出本发明的范围内。