阻燃高温尼龙制造技术

公开了使用非卤化成分的阻燃高温尼龙复合物。聚苯醚，或可选地聚苯醚与双马来酰亚胺的组合充当与聚磷酸酯的增效剂，以在约3.18毫米，优选地约1.59毫米的厚度下在UL94测试中取得V-0评级。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权要求本申请要求于2013年6月3日申请的美国临时专利申请系列号61/830,211(代理人案卷号12013023)以及2013年8月8日申请的美国临时专利申请系列号61/863,603(代理人案卷号12013032)的优先权。专利
本专利技术涉及使用非卤化成分的阻燃高温尼龙复合物。专利技术背景和木材、金属或玻璃不同，热塑性复合物不会腐烂、生锈或破碎。因此，在过去70年全世界见证了材料科学的革命，该革命源自热塑性树脂和一种或多种功能添加剂的组合来为树脂提供特别的性质。和木材不同，但与金属和玻璃相似，热塑性树脂在给定温度下会熔化。其加工的通用性受益于其在熔融状态下与功能添加剂混合的能力。但在使用中，将完全成形的热塑性制品暴露于过高的热量或火焰，对其性质和人员都会是非常有害的。阻燃性是许多家庭用品的关键属性，所述家庭用品例如吹风机、窗帘和帘子、热水器和厨房电器。另外，不易燃和不燃性材料对工业中许多应用是关键的，例如电子、通讯，和运输。因此，阻燃剂、滴料抑制剂、矿物填料和炭形成剂通常作为功能添加剂添加，以帮助热塑性复合物减缓受热量或火焰的影响而熔化或甚至燃烧。近来，非卤化阻燃剂变得流行，因为如果塑料制品开始降解、熔化或燃烧，它们最小化了卤化化学物质的释放。然而，使用非卤化阻燃剂的聚合物混合物通常更难加工并且与原始的热塑性树脂相比具有降低的物理和化学性质。专利技术概述本领域所需的是能够凭借取得V-0评级而通过保险商实验室(Underwriters′Laboratories)94号测试(UL94测试)的非卤化高温尼龙。即使可商业购得多种功能添加剂，发现在一起可在UL94测试中取得V-0评级的成分的特定组合对本领域技术人员不是一种可预测的途径。本专利技术已经发现聚苯醚，或聚苯醚与双马来酰亚胺的组合充当与聚磷酸酯的增效剂，以在约1.59毫米至3.18毫米厚度下在UL94测试中取得V-0评级，这是一项非常艰难并且不可预测能否实现的任务。从高温尼龙树脂开始，通过混合或其它将非卤化阻燃剂与其它功能成分组合以取得渴望的V-0评级。本专利技术的一方面是阻燃高温尼龙复合物，包括高温尼龙、聚磷酸酯、聚苯醚、稳定剂，以及任选地聚四氟乙烯；其中所述复合物包括至少约10重量％的聚磷酸酯和至少约5重量％的聚苯醚，并且其中聚磷酸酯和聚苯醚组合量为至少约30重量％，以便当注塑所述复合物并在3.18毫米或更小的厚度下测试时，所述复合物具有UL94V-0评级。本专利技术的另一方面是阻燃高温尼龙复合物，包括高温尼龙、聚磷酸酯、聚苯醚、双马来酰亚胺、稳定剂，以及任选地聚四氟乙烯；其中所述复合物包括至少约20重量％的聚磷酸酯以及各自至少约5重量％的聚苯醚和双马来酰亚胺，以便当注塑所述复合物并在3.18毫米或更小的厚度下测试时，所述复合物具有UL94V-0评级。下面将探索本专利技术的特征。专利技术具体实施方式高温尼龙尼龙，也称为聚酰胺，是一类通过氨基和羧基或氯化酰基的缩合反应制得的聚合物。此缩合反应的结果是具有包含酰胺(-CONH-)键并包含脂族和/或芳香族单元的主干的半晶质聚合物。脂族聚酰胺均聚物和共聚物的非限制性实例为聚己内酰胺(尼龙6)、聚(六亚甲基二酰己二胺(adipamide))(尼龙6，6)、聚(六亚甲基葵二酰胺)(尼龙6，10)、聚(11-氨基十一酸)(尼龙11)、聚(12-氨基十二酸)(尼龙12)等。半芳香族聚酰胺包含二胺和通常的对苯二甲酸(由字母“T”表示)或间苯二甲酸(由字母“I”表示)。半芳香族聚酰胺的非限制性实例为MXD6、聚酰胺-6，I/6，T、聚酰胺-6，6/6，T。芳香胺的非限制性实例为聚对苯二甲酰对苯二胺(PPPT)和聚(间-亚苯基间苯二甲酰胺)(PMPI)。高温尼龙为具有至少295℃或比此类尼龙的传统版本高至少50℃的熔点的聚酰胺。另外，高温尼龙能够在高达220℃(用于无铅焊料的熔化温度)的温度下维持尺寸稳定。优选用于本专利技术的为HTplusM3000，一种基于PA10T的生物基聚邻苯二甲酰胺，可从赢创(Evonik)商业购得。聚磷酸酯用于本专利技术的聚磷酸酯为包含CH3-PO(OH)2；CH3-PO(OH)-OR(其中R代表烷基或芳基)；或R1O-PO(R3)-OR2(其中R1和R2为芳香族或脂族，并且R3代表烷基C1-C6或芳香族)重复单体单元的聚合物复合物。聚磷酸酯用作阻燃剂用于聚合物复合物。聚磷酸酯可以为直链或支链的。优选的为具有大于约8重量百分数的聚磷含量、至少约100℃的玻璃化转变温度、以及约50％或更高的极限氧指数的聚磷酸酯均聚物。用于本专利技术的聚磷酸酯均聚物具有表示为10,000g/mol或更高的高分子量；并且优选约20,000g/mol或更高。可选的，聚磷酸酯-共-碳酸酯聚合物可用于本专利技术，其具有范围约30,000至约50,000的平均分子量；至少约120℃至约133℃的玻璃化转变温度；约3.8至约6.5重量百分数的聚磷酸酯-共-碳酸酯聚合物百分比磷含量；以及约40％至约50％的极限氧指数。美国马萨诸塞州切姆斯福德的FRX聚合物公司生产阻燃聚磷酸酯，包括聚磷酸酯均聚物，如NofiaTMHM1100(在实施例中也称作“FRX100)，以及聚磷酸酯-共-碳酸酯聚合物，例如NofiaTMCO6000(在实施例中也称作“FRXCO60)。聚苯醚聚苯醚(PPE)是在铜-胺络合物催化剂的存在下通过2，6-二甲苯酚的氧化缩合制得的一种热塑性、直链、非结晶的聚醚。PPE，也称为聚苯醚，因其作为炭形成剂的高耐热性和其阻燃性而众所周知。优选用于本专利技术的为具有范围约2,000g/mol至约20,000g/mol的分子量的PPE。双马来酰亚胺也可与PPE组合使用，使PPE的量减少。适用于此用途的双马来酰亚胺的非限制性实例为N，N’-1，3-亚苯基双马来酰亚胺；N，N’-(4-甲基-1，3-亚苯基)双马来酰亚胺；1，1-(二亚甲基-4，1-亚苯基)双马来酰亚胺；以及1，4-二(马来酰亚胺基)丁烷。PPE可从蓝星化工新材料股份有限公司(BluestarNewChemicalMaterialsCo.，Ltd)商业购得和从沙比克(Sabic)的品牌下商业购得。聚四氟乙烯聚四氟乙烯(PTFE)已知可用作滴料抑制剂，因为聚四氟乙烯在注塑期间趋于原纤化合拉伸。一旦暴露于来自火焰的热量，原纤维收缩，并因此延缓其中有原纤维驻留的基质的下滴。PTFE可具有范围为约5μm至约25本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃高温尼龙复合物，包括：(a)高温尼龙；(b)聚磷酸酯；(c)聚苯醚；(d)稳定剂；以及(e)任选地聚四氟乙烯；其中所述复合物包括至少约10重量％的聚磷酸酯和至少约5重量％的聚苯醚，其中聚磷酸酯和聚苯醚组合量为至少约30重量％，以及其中注塑所述复合物并在3.18毫米或更小的厚度下测试，所述复合物具有UL94 V‑0评级。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.03 US 61/830,211;2013.08.08 US 61/863,6031.一种阻燃高温尼龙复合物，包括：
(a)高温尼龙；
(b)聚磷酸酯；
(c)聚苯醚；
(d)稳定剂；以及
(e)任选地聚四氟乙烯；
其中所述复合物包括至少约10重量％的聚磷酸酯和至少约5重量％的聚苯
醚，
其中聚磷酸酯和聚苯醚组合量为至少约30重量％，以及
其中注塑所述复合物并在3.18毫米或更小的厚度下测试，所述复合物具有
UL94V-0评级。
2.权利要求1所述的阻燃高温尼龙复合物，其中所述复合物具有以重量百
分数表示的以下量的成分：
高温尼龙
80-20
阻燃聚磷酸酯
10-40
聚苯醚
10-40
稳定剂
0-1
聚四氟乙烯
0-3
任选的添加剂
0-3
3.上述权利要求中任一项所述的阻燃高温尼龙复合物，其中所述复合物具
有以重量百分数表示的以下量的成分：
高温尼龙
80-40
阻燃聚磷酸酯
10-30
聚苯醚
10-30
稳定剂
0-1
聚四氟乙烯
0-3
任选的添加剂
0-3
4.上述权利要求中任一项所述的阻燃高温尼龙复合物，其中所述复合物具
有以重量百分数表示的以下量的成分：
高温尼龙
80-60
阻燃聚磷酸酯
10-20
聚苯醚
10-20
稳定剂
0-1
聚四氟乙烯
0-3
任选的添加剂
0-3
5.一种阻燃高温尼龙复合物，包括：
(a)高温尼龙；
(b)聚磷酸酯；
(c)聚苯醚；
(d)双马来酰亚胺；
(e)稳定剂；以及
(e)任选地聚四氟乙烯；
其中所述复合物具有至少约20重量％的聚磷酸酯以及各自至少约5重量％
的聚苯醚和双马来酰亚胺，以及
其中注塑所述复合物并在3.18毫米或更小的厚度下测试，所述复合物具有
UL94V-0评级。...

【专利技术属性】
技术研发人员：周崇福，R·W·阿瓦基扬，
申请(专利权)人：普立万公司，
类型：发明
国别省市：美国;US