基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法与流程

1.本发明涉及复合材领域，特别涉及一种基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法。


背景技术：

2.耐高温聚酰胺由于其本身成型周期短，强度高、耐热性及尺寸稳定性较好，成本相对较低的优点，目前市场上耐高温聚酰胺材料在电子电器行业中仍然占据主流地位。出于安全性考虑，为防止电路短路，或局部温度升高导致火灾的发生，材料需具有良好的阻燃性。聚酰胺中常用的阻燃剂包括卤系阻燃剂，如四溴双酚a(tbbpa)、十溴二苯醚(dbopo)和聚二溴苯醚(pdbpo)等。卤系阻燃剂能够有效的提高合金的阻燃性，但是在燃烧时会产生大量腐蚀性气体，造成二次伤害。无机阻燃剂，如氢氧化铝和氢氧化镁等，无机阻燃剂阻燃效率较低，添加量较高，对于合金力学性能有不利影响。
3.传统的含卤阻燃剂燃烧时会产生有毒物质，严重危害人体健康及造成环境污染。无机阻燃剂阻燃效率较低，添加量较高，对合金性能有不利影响。且阻燃剂直接与聚酰胺熔融共混难以得到良好的分散效果，导致阻燃性的不安定，仍然存在安全隐患。阻燃剂的微胶囊化是一种高效的，易于将阻燃剂均匀分散于树脂中的方法。
4.cn111607221a中采用原位包覆的红磷阻燃剂，制备阻燃聚酰胺材料。红磷在高温时易于反应生产剧毒的磷化氢气体，存在一定危害。此外红磷外观呈深红色，对制备的材料具有着色性，限制了材料的应用范围。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。
7.本申请实施例公开了一种基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，依次包括如下步骤：
8.s1按质量份数准备如下原料：半芳香族聚酰胺50～70份、微胶囊磷腈阻燃剂10～20份、阻燃协效剂1～5份、钛酸钾晶须20～40份、纳米金属氧化物1～15份、光稳定剂0.1～5份、成核剂0.1～2份、其他加工助剂0.1～5份；
9.s2将所述半芳香族聚酰胺、光稳定剂、成核剂、其他加工助剂经高速混合机混合后，从双螺杆挤出机主下料口投入，将所述纳米金属氧化物、钛酸钾晶须经高速混合机混合后从双螺杆挤出机第一侧喂料口投入，将所述微胶囊磷腈阻燃剂、阻燃协效剂经高速混合机混合后从双螺杆挤出机第二侧喂料口投入；
10.s3进行熔融混合挤出造粒，高速混合机转速为60～120rpm，混合时间为5～10min，双螺杆挤出机吐出量为50～200kg/h，转速为100～300rpm，机筒各段温度为300
±
20℃，机
头温度为310
±
10℃，真空段抽出压力为-0.08
±
0.02mpa。
11.优选的，在上述基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法中，所述半芳香族聚酰胺为pa6t/66、pa6t/6i、pa9t、pa10t、pa11t、pa12t中一种或多种。
12.优选的，在上述基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法中，所述微胶囊磷腈阻燃剂为磷腈阻燃剂经微胶囊化处理，粒径为1-20微米。
13.优选的，在上述基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法中，所述微胶囊化处理依次包括如下步骤：在反应釜内，将磷腈阻燃剂溶于一定量的丙酮溶剂中，将环氧树脂在室温下用乙醇和丙酮进行溶解，将两种溶液混合搅拌，待混合完全后，将温度逐渐升至50℃，并逐渐滴加环氧树脂的固化剂，反应釜内持续搅拌并进行冷凝回流，反应持续5小时左右，将反应物抽滤，洗涤，干燥，即得到微胶囊化磷腈阻燃剂。
14.优选的，在上述基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法中，所述阻燃协效剂包括锡酸锌、钼酸锌、三氧化二锑或氢氧化铝中的至少一种。
15.优选的，在上述基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法中，所述钛酸钾晶须为日本大塚化学产tismo系列，纤维长度为5～30μm，纤维直径为0.1～2μm。
16.优选的，在上述基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法中，所述纳米金属氧化物包括氧化锌、氧化铝、氧化锆的一种或多种。
17.优选的，在上述基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法中，所述光稳定剂包括苯并三唑类、受阻胺类光稳定剂中的一种或者多种，且5％分解温度大于300℃。
18.优选的，在上述基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法中，所述成核剂为超细滑石粉，粒径为1～5μm，ph＝8～10。
19.优选的，在上述基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法中，所述其他加工助剂包括抗氧剂168、抗氧剂1098、脂肪族金属盐润滑剂。
20.与现有技术相比，本发明采用磷腈阻燃剂为原料，通过微胶囊处理将磷腈阻燃剂微胶囊化，该阻燃剂经微胶囊处理后适用于高温加工，具有不迁移低挥发、阻燃效率高、对材料力学性能及耐热性影响小的特点；采用双螺杆挤出机将聚酰胺与微胶囊磷腈阻燃剂共混制备无卤阻燃聚酰胺复合材，该材料具有优异的阻燃性能及力学性能，良好的成型加工性，能够满足电子电器行业中对聚酰胺性能的要求。
具体实施方式
21.下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例1与实施例2的配方如下(按质量份数计)：
[0023][0024][0025]
本发明制备的复合材料性能达到如下，白度、阻燃性及结晶性都优于对比例(ppa/20％钛酸钾晶须/15％磷腈阻燃剂)
[0026][0027]
本实施方式只是对本专利的示例性说明而并不限定它的保护范围，本领域人员还可以对其进行局部改变，只要没有超出本专利的精神实质，都视为对本专利的等同替换，都在本专利的保护范围之内。


技术特征：
1.一种基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：s1按质量份数准备如下原料：半芳香族聚酰胺50～70份、微胶囊磷腈阻燃剂10～20份、阻燃协效剂1～5份、钛酸钾晶须20～40份、纳米金属氧化物1～15份、光稳定剂0.1～5份、成核剂0.1～2份、其他加工助剂0.1～5份；s2将所述半芳香族聚酰胺、光稳定剂、成核剂、其他加工助剂经高速混合机混合后，从双螺杆挤出机主下料口投入，将所述纳米金属氧化物、钛酸钾晶须经高速混合机混合后从双螺杆挤出机第一侧喂料口投入，将所述微胶囊磷腈阻燃剂、阻燃协效剂经高速混合机混合后从双螺杆挤出机第二侧喂料口投入；s3进行熔融混合挤出造粒，高速混合机转速为60～120rpm，混合时间为5～10min，双螺杆挤出机吐出量为50～200kg/h，转速为100～300rpm，机筒各段温度为300
±
20℃，机头温度为310
±
10℃，真空段抽出压力为-0.08
±
0.02mpa。2.根据权利要求1所述的基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述半芳香族聚酰胺为pa6t/66、pa6t/6i、pa9t、pa10t、pa11t、pa12t中一种或多种。3.根据权利要求1所述的基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述微胶囊磷腈阻燃剂为磷腈阻燃剂经微胶囊化处理，粒径为1-20微米。4.根据权利要求3所述的基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述微胶囊化处理依次包括如下步骤：在反应釜内，将磷腈阻燃剂溶于一定量的丙酮溶剂中，将环氧树脂在室温下用乙醇和丙酮进行溶解，将两种溶液混合搅拌，待混合完全后，将温度逐渐升至50℃，并逐渐滴加环氧树脂的固化剂，反应釜内持续搅拌并进行冷凝回流，反应持续5小时左右，将反应物抽滤，洗涤，干燥，即得到微胶囊化磷腈阻燃剂。5.根据权利要求1所述的基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述阻燃协效剂包括锡酸锌、钼酸锌、三氧化二锑或氢氧化铝中的至少一种。6.根据权利要求1所述的基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述钛酸钾晶须为日本大塚化学产tismo系列，纤维长度为5～30μm，纤维直径为0.1～2μm。7.根据权利要求1所述的基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述纳米金属氧化物包括氧化锌、氧化铝、氧化锆的一种或多种。8.根据权利要求1所述的基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述光稳定剂包括苯并三唑类、受阻胺类光稳定剂中的一种或者多种，且5％分解温度大于300℃。9.根据权利要求1所述的基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述成核剂为超细滑石粉，粒径为1～5μm，ph＝8～10。10.根据权利要求1所述的基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述其他加工助剂包括抗氧剂168、抗氧剂1098、脂肪族金属盐润滑剂。

技术总结
本申请公开了一种基于微胶囊磷腈阻燃剂的无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法，依次包括如下步骤：S1按质量份数准备如下原料：半芳香族聚酰胺50～70份、微胶囊磷腈阻燃剂10～20份、阻燃协效剂1～5份、钛酸钾晶须20～40份、纳米金属氧化物1～15份、光稳定剂0.1～5份、成核剂0.1～2份、其他加工助剂0.1～5份；S2将所述半芳香族聚酰胺、光稳定剂、成核剂、其他加工助剂经高速混合机混合后，从双螺杆挤出机主下料口投入，将所述纳米金属氧化物、钛酸钾晶须经高速混合机混合后从双螺杆挤出机第一侧喂料口投入，将所述微胶囊磷腈阻燃剂、阻燃协效剂经高速混合机混合后从双螺杆挤出机第二侧喂料口投入；S3进行熔融混合挤出造粒。本发明能够满足电子电器行业中对聚酰胺性能的要求。够满足电子电器行业中对聚酰胺性能的要求。


技术研发人员：郭继光 贺炅皓
受保护的技术使用者：张家港大塚化学有限公司
技术研发日：2022.06.17
技术公布日：2022/8/30