一种可瓷化无卤阻燃长碳链聚酰胺组合物及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料改性，具体是一种可瓷化无卤阻燃长碳链聚酰胺组合物及其制备方法。

背景技术：

1、长碳链聚酰胺是指分子主链中相邻酰胺键之间的亚甲基数量不小于10的聚酰胺品种，由于其相邻酰胺基团之间的亚甲基链段较长，除了具备聚酰胺的基本性能外，还具有相对密度小、吸水率低、尺寸稳定性好、耐溶剂性能优良、电性能良好、耐腐蚀、耐磨损、质地坚韧、抗疲劳和耐低温性能突出等特点，在汽车刹车管、输油管、离合器软管、冷却管、汇流排、海底线缆等特种管路及特种线缆领域广泛应用。

2、与其他聚酰胺家族成员相比，长碳链聚酰胺的亚甲基单元更长，使其阻燃性不足，通常采用共聚和/或共混的方式实现长碳链聚酰胺材料阻燃。然而，长碳链聚酰胺由于酰胺键密度低，成炭性差，在燃烧过程中较难形成具有足够结构强度的完整阻隔层，不能很好的阻止高温及火焰蔓延。特别地作为线缆包覆材料要保证电气线路燃烧短时间内不短路，因此对包覆材料的性能提出了较高的要求。

3、目前，长碳链聚酰胺耐火材料以长碳链聚酰胺组合物作为绝缘外层、云母包带作为防火内层加工而成，其最大的优点是质地柔软，适用于移动场合，但这种线缆制作工艺繁琐，且经长时间高温烧蚀后包覆层机械强度大幅降低，受到震动后易粉化脱落，很难为热失控状态电路系统提供较长时间的可靠性保障。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种可瓷化无卤阻燃长碳链聚酰胺组合物及其制备方法，该组合物在900℃以下达到明火熄灭效果，900℃以上形成完整泡沫陶瓷层，实现耐火功能。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明一方面公开了一种可瓷化无卤阻燃长碳链聚酰胺组合物，由以下组分按照重量份制备而成：

4、

5、其中，所述长碳链聚酰胺235℃/2.16kg条件下的熔融指数为10～30g/10min，所述聚乙烯235℃/2.16kg条件下的熔融指数为15～35g/10min。

6、作为本发明进一步的方案：所述长碳链聚酰胺为pa510、pa512、pa513、pa514、pa515、pa610、pa612、pa613、pa614、pa615、pa1010、pa1012、pa1013、pa1014、pa1015、pa11、pa12、pa1212、pa1213、pa1214、pa1215中的至少一种。

7、作为本发明进一步的方案：所述聚乙烯为hdpe、ldpe、lldpe中的至少一种。

8、作为本发明进一步的方案：所述增容剂为马来酸酐接枝lldpe、马来酸酐接枝ldpe、马来酸酐接枝poe中的至少一种。

9、作为本发明进一步的方案：所述成瓷填料为硅灰石、滑石粉、云母、硅藻土、高岭土、玻璃纤维中的至少一种；所述成瓷助剂为玻璃粉和/或硼酸锌，其中玻璃粉为低温玻璃粉、中温玻璃粉、高温玻璃粉中的至少一种。

10、作为本发明进一步的方案：所述无卤阻燃剂为氮系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮磷复合阻燃剂、无机阻燃剂中的至少一种；所述成炭剂为三嗪类成炭剂、树脂类成炭剂中的至少一种；所述发泡剂为碳酸钾、碳酸钠中的至少一种。

11、作为本发明进一步的方案：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的至少一种。

12、作为本发明进一步的方案：所述其他助剂为酰胺类化合物、硬脂酸酯类化合物、金属皂类化合物、色母中的至少一种。

13、本发明另一方面公开了上述可瓷化无卤阻燃长碳链聚酰胺组合物的制备方法，包括以下步骤：

14、s1：按重量份称取长碳链聚酰胺、聚乙烯、增容剂、抗氧剂，置于高混机中搅拌5～10min，得到混合物料a；

15、s2：按重量份称取成瓷填料、成瓷助剂、无卤阻燃剂、成炭剂、发泡剂、其他助剂，置于高混机中搅拌10～15min，得到混合物料b；

16、s3：将物料a加入双螺杆挤出机主喂料口，物料b加入侧喂料口，经熔融、挤出、切粒、干燥后，即得。

17、作为本发明进一步的方案：所述双螺杆挤出机的一区温度为150～190℃，其他各区及机头温度为180～250℃；螺杆转速为200～600r/min。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、通过调节聚乙烯与长碳链聚酰胺的熔融指数，可以一定程度上调控二者在组合物中的相态。在235℃/2.16kg条件下聚乙烯熔融指数为15～35g/10min，长碳链聚酰胺的熔融指数为10～30g/10min，组合物中聚乙烯会较多富集在表层，而填料会选择性分布在粘度较低的聚乙烯相，从而提高成瓷填料在组合物表层的含量，可以有效减少组合物形成完整陶瓷化自支撑体的填料使用量。

20、所述组合物在共混挤出、制件注塑等过程与常规阻燃长碳链聚酰胺基本一致。在组合物遇高温、明火过程中阻燃剂受热分解释放出大量无毒且能抑制火焰蔓延的气体，同时发生膨胀形成海绵状泡沫结构，并在成炭剂的作用下形成多孔膨胀炭层，多孔炭层结构被固定在成瓷填料形成的陶瓷层中，形成多孔陶瓷层，从而能够隔绝火焰的蔓延，具有良好的隔热性。加入的玻璃粉和/或硼酸锌能够在成瓷过程中起桥接作用，在成瓷填料边缘形成“低共熔混合物”，冷却时形成凝聚的陶瓷化产物，这种陶瓷体具有自支撑性，能够承受一定的机械冲击和振动，实现耐火功能。

技术特征：

1.一种可瓷化无卤阻燃长碳链聚酰胺组合物，其特征在于，由以下组分按照重量份制备而成：

2.根据权利要求1所述的可瓷化无卤阻燃长碳链聚酰胺组合物，其特征在于，所述长碳链聚酰胺为pa510、pa512、pa513、pa514、pa515、pa610、pa612、pa613、pa614、pa615、pa1010、pa1012、pa1013、pa1014、pa1015、pa11、pa12、pa1212、pa1213、pa1214、pa1215中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的可瓷化无卤阻燃长碳链聚酰胺组合物，其特征在于，所述聚乙烯为hdpe、ldpe、lldpe中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的可瓷化无卤阻燃长碳链聚酰胺组合物，其特征在于，所述增容剂为马来酸酐接枝lldpe、马来酸酐接枝ldpe、马来酸酐接枝poe中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的可瓷化无卤阻燃长碳链聚酰胺组合物，其特征在于，所述成瓷填料为硅灰石、滑石粉、云母、硅藻土、高岭土、玻璃纤维中的至少一种；所述成瓷助剂为玻璃粉和/或硼酸锌，其中玻璃粉为低温玻璃粉、中温玻璃粉、高温玻璃粉中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的可瓷化无卤阻燃长碳链聚酰胺组合物，其特征在于，所述无卤阻燃剂为氮系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮磷复合阻燃剂、无机阻燃剂中的至少一种；所述成炭剂为三嗪类成炭剂、树脂类成炭剂中的至少一种；所述发泡剂为碳酸钾、碳酸钠中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的可瓷化无卤阻燃长碳链聚酰胺组合物，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的可瓷化无卤阻燃长碳链聚酰胺组合物，其特征在于，所述其他助剂为酰胺类化合物、硬脂酸酯类化合物、金属皂类化合物、色母中的至少一种。

9.如权利要求1-8任一项所述的可瓷化无卤阻燃长碳链聚酰胺组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的一区温度为150～190℃，其他各区及机头温度为180～250℃；螺杆转速为200～600r/min。

技术总结
本发明公开了一种可瓷化无卤阻燃长碳链聚酰胺组合物及其制备方法，由以下组分按照重量份制备而成：长碳链聚酰胺25～35份，聚乙烯5～25份，增容剂3～10份，成瓷填料15～25份，成瓷助剂5～15份，无卤阻燃剂15～20份，成炭剂1～5份，发泡剂0.2～3份，抗氧剂0.2～3份，其他助剂0.2～3份；长碳链聚酰胺235℃/2.16kg条件下的熔融指数为10～30g/10min，所述聚乙烯235℃/2.16kg条件下的熔融指数为15～35g/10min。通过调节聚乙烯与长碳链聚酰胺的熔融指数，可以一定程度上调控二者在组合物中的相态，组合物中聚乙烯会较多富集在表层，而填料会选择性分布在粘度较低的聚乙烯相，从而提高成瓷填料在组合物表层的含量，可以有效减少组合物形成完整陶瓷化自支撑体的填料使用量。

技术研发人员：佐洪涛,孙刚伟,郑伟
受保护的技术使用者：会通特种材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/4