本发明涉及高分子材料，尤其是一种阻燃增强尼龙6组合物及其制备方法与应用。
背景技术：
1、尼龙(nylon)，英文名称polyamide(简称pa)，密度1.15g/cm3，是分子主链上含有重复酰胺基团[nhco]的热塑性树脂总称。尼龙作为结构性材料，对其力学性能、阻燃方面提出了很高的要求，在尼龙中加入玻纤，力学性能、耐热性、尺寸稳定性、耐老化性能有明显的提高。随着对周边制品的安全要求越来越高，把阻燃尼龙的阻燃性提高到v0级的目标也越来越迫切。
2、然而，含有玻纤的尼龙材料，其表面受热熔融分解时，玻纤类似一个导管，尼龙熔融分解的熔体沿着玻纤向火源或温度高场移动，熔融部分进而分解成燃烧所需要的可燃物。燃烧后，玻纤的吸管效应就更明显，燃烧提供的热量导致聚合物分解产生燃料，燃料维持燃烧，构成循环，这就是业内所常说的“灯芯效应”。而如果没有玻纤充当“烛芯”的条件，聚合物在整个面上燃烧，要困难的多。所以，含有玻纤的尼龙材料比纯尼龙还易燃，发热量大，且燃烧时产生火焰滴落，引发更大范围的燃烧，大大限制了它在阻燃领域的应用。
技术实现思路
1、基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种高强度、高阻燃性，环保的阻燃增强尼龙6组合物及其制备方法与应用。
2、为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种阻燃增强尼龙6组合物，包括以下重量份的组分：尼龙6 1000份、玻璃纤维100-600份、复配阻燃剂70-150份、钛酸酯偶联剂3-10份、抗氧剂2-10份、润滑剂2-15份；所述复配阻燃剂为纳米磷酸锆、环状膦酸酯的混合物，所述纳米磷酸锆、环状膦酸酯的重量比为1：(1-2)；所述钛酸酯偶联剂为新烷氧基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯。
3、本发明通过尼龙6、玻璃纤维、复配阻燃剂、钛酸酯偶联剂的联合使用，制备得到了高强度、高阻燃性，环保的阻燃增强尼龙6组合物。本发明通过特种偶联剂新烷氧基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，分子结构中有三个具有有机反应活性的官能团，包括二辛基焦磷酸酰氧基和一个具有烯醚结构的新烷氧基，不仅能够较好的使阻燃剂均匀的分散在尼龙组合物中，还能够大幅增加玻璃纤维、阻燃剂与尼龙基体的界面结合力。进一步提升阻燃性能和力学性能。本发明通过纳米磷酸锆、环状膦酸酯的复配阻燃剂，二者协同作用形成大量碳层“屏障”，阻隔可燃气体、氧气和热量的传输，使玻璃纤维无法发挥“灯芯效应”，大大提高了玻璃纤维增强尼龙组合物的阻燃能力。本发明中纳米磷酸锆为片状纳米材料，层间含有大量的酸点和lewis酸点。磷酸锆与环状膦酸酯复配使用，当尼龙组合物燃烧时，环状膦酸酯在燃烧过程中释放出膦酸酯分解产物，该产物可以在燃烧区域形成凝胶层，纳米磷酸锆可以快速催化尼龙交联成炭，二者协同作用形成大量碳层“屏障”，阻隔可燃气体、氧气和热量的传输，使玻璃纤维无法发挥“灯芯效应”，大大提高了玻璃纤维增强尼龙组合物的阻燃能力。
4、优选地，所述纳米磷酸锆的平均粒径d50为100-2000nm。
5、优选地，所述尼龙6根据astm d1238-2010在测试温度235℃、载荷2.16kg的条件下的熔融指数为10-120g/10min；所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，所述无碱玻璃纤维的单丝直径为10-25μm。
6、优选地，所述抗氧剂为受阻胺类、受阻酚类、硫代类、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，所述润滑剂为白油、天然石蜡、油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸、硬脂酸丁酯、微晶石蜡中的至少一种。
7、进一步优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1098、抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂168中的至少一种。在一实施例中，所述抗氧剂为抗氧剂1098与抗氧剂168按质量比1：1复配的混合物。
8、此外，本发明提供了所述的阻燃增强尼龙6组合物的制备方法，包括如下步骤：
9、(1)按配比称量各种原料；
10、(2)将上述原料置于双螺杆挤出机中，熔融挤出后造粒，得到所述阻燃增强尼龙6组合物，其中，玻璃纤维采用侧喂料加入。
11、优选地，所述双螺杆挤出机一区温度为140-180℃，二区温度为180-210℃，三区温度为220-230℃，四区温度为230-240℃，五区温度为230-245℃，六区温度为230-250℃、机头温度为230-255℃。
12、进一步地，本发明提供了所述的阻燃增强尼龙6组合物在新能源汽车周边零部件中的应用。优选地，所述新能源汽车周边零部件包括水室、风扇、电池包、电池格栅中的一种。
13、相对于现有技术，本发明的有益效果为：
14、本发明通过尼龙6、玻璃纤维、复配阻燃剂、钛酸酯偶联剂的联合使用，制备得到了高强度、高阻燃性，环保的阻燃增强尼龙6组合物。本发明通过特种偶联剂新烷氧基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，分子结构中有三个具有有机反应活性的官能团，包括二辛基焦磷酸酰氧基和一个具有烯醚结构的新烷氧基，不仅能够较好的使阻燃剂均匀的分散在尼龙组合物中，还能够大幅增加玻璃纤维、阻燃剂与尼龙基体的界面结合力。进一步提升阻燃性能和力学性能。
15、本发明通过纳米磷酸锆、环状膦酸酯的复配阻燃剂，二者协同作用形成大量碳层“屏障”，阻隔可燃气体、氧气和热量的传输，使玻璃纤维无法发挥“灯芯效应”，大大提高了玻璃纤维增强尼龙组合物的阻燃能力。本发明中纳米磷酸锆为片状纳米材料，层间含有大量的酸点和lewis酸点。磷酸锆与环状膦酸酯复配使用，当尼龙组合物燃烧时，环状膦酸酯在燃烧过程中释放出膦酸酯分解产物，该产物可以在燃烧区域形成凝胶层，纳米磷酸锆可以快速催化尼龙交联成炭，二者协同作用形成大量碳层“屏障”，阻隔可燃气体、氧气和热量的传输，使玻璃纤维无法发挥“灯芯效应”，大大提高了玻璃纤维增强尼龙组合物的阻燃能力。
1.一种阻燃增强尼龙6组合物，其特征在于，包括以下重量份的组分：尼龙6 1000份、玻璃纤维100-600份、复配阻燃剂70-150份、钛酸酯偶联剂3-10份、抗氧剂2-10份、润滑剂2-15份；所述复配阻燃剂为纳米磷酸锆、环状膦酸酯的混合物，所述纳米磷酸锆、环状膦酸酯的重量比为1：(1-2)；所述钛酸酯偶联剂为新烷氧基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯。
2.如权利要求1所述的阻燃增强尼龙6组合物，其特征在于，所述纳米磷酸锆的平均粒径d50为100-2000nm。
3.如权利要求1所述的阻燃增强尼龙6组合物，其特征在于，所述尼龙6根据astmd1238-2010在测试温度235℃、载荷2.16kg的条件下的熔融指数为10-120g/10min；所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，所述无碱玻璃纤维的单丝直径为10-25μm。
4.如权利要求1所述的阻燃增强尼龙6组合物，其特征在于，所述抗氧剂为受阻胺类、受阻酚类、硫代类、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，所述润滑剂为白油、天然石蜡、油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸、硬脂酸丁酯、微晶石蜡中的至少一种。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的阻燃增强尼龙6组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.如权利要求5所述的阻燃增强尼龙6组合物的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机一区温度为140-180℃，二区温度为180-210℃，三区温度为220-230℃，四区温度为230-240℃，五区温度为230-245℃，六区温度为230-250℃、机头温度为230-255℃。
7.一种如权利要求1-4任一项所述的阻燃增强尼龙6组合物在新能源汽车周边零部件中的应用。
8.一种如权利要求7所述的应用,其特征在于，所述新能源汽车周边零部件包括水室、风扇、电池包、电池格栅中的一种。