阻燃增强共聚酰胺复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种阻燃增强共聚酰胺复合材料及其制备方法，所述阻燃增强共聚酰胺复合材料由以下原料制备而成：共聚酰胺树脂，脂肪族聚酰胺树脂，甲苯二异氰酸酯，2,2'‑(1,3‑亚苯基)‑二恶唑啉，偶联剂，层状硅酸盐，烷基次膦酸盐，三聚氰胺聚磷酸盐，硼酸锌，N,N'‑双(2,2,6,6‑四甲基‑4‑哌啶基)‑1,3‑苯二甲酰胺和双(2,6‑二叔丁基‑4‑甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯。该阻燃增强共聚酰胺复合材料具有高阻燃性、高拉伸强度、高流动性和低吸水率的特点，可应用于电子电器领域、LED领域、汽车领域、航空航天和军工领域等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料领域，特别是涉及一种阻燃增强共聚酰胺复合材料及其制备方法。
技术介绍
耐高温聚酰胺通常是由脂肪族的二胺与芳香族的二酸，或者芳香族的二胺与脂肪族的二酸经缩聚制备而得。由于在分子主链上引入了苯环，耐高温聚酰胺不仅保持了脂肪族聚酰胺具有的力学性能好、耐酸碱和自润滑性等优点，还克服了其吸水率高、尺寸稳定性不佳的缺点，使其特别适用于汽车工业中，用以代替汽车中的部分金属结构件，以实现轻量化，也可以用来制造电子器件的绝缘基体，或用于表面安装技术。在耐高温聚酰胺中，PA10T树脂的熔点为320℃左右，其与分解温度相差不大，加工温度范围过窄，在加工过程中容易造成聚合物分解。因此，在PA10T树脂主链上引入第三单体来改善其加工性能，扩大其使用领域和提高其综合性能。但是，加入低含量的第三单体不足以改善其加工性能，而加入高含量的第三单体又会使共聚物树脂的熔点过低，达不到耐高温的要求。卤系阻燃剂曾经是聚酰胺最常采用的阻燃品种，但大部分卤系阻燃剂在燃烧时生成有毒害烟尘、腐蚀性气体，给生产、应用和环境带来二次灾难。与卤系阻燃剂相比，磷系阻燃剂的毒性、生烟性及腐蚀性均较低，随着环保要求越来越高，对磷系阻燃剂的研究越来越重视。次膦酸盐是近年开发的新一代有机磷系阻燃剂，对环境友好、热稳定性及水解稳定性好，加工时不引起聚合物分解，因其优异的热稳定性，特别适用于耐高温聚酰胺无卤阻燃改性。针对上述的问题，目前现有技术中对聚酰胺的改性做了一些研究，例如中国专利CN103333335A公开了一种高流动性PA10T聚酰胺树脂组合物，其由两种通过固相聚合得到的不同黏度的PA10T聚酰胺树脂组成；中国专利CN102604380A公开了一种高耐热高CTI阻燃聚酰胺复合材料，其中该聚酰胺树脂为聚己二酰己二胺/聚对苯二甲酰壬二胺共聚物或聚对苯二甲酰壬二胺；中国专利CN105038207A公开了一种具有阻燃性、耐高温、高光泽的灯饰配件的聚酰胺增强配方，所述聚酰胺增强配方由PA6T、增强填充剂、阻燃剂、稳定剂、抗氧剂和其他加工助剂组成；中国专利CN102675865A公开了一种聚酰胺树脂组合物，所得到的组合物能够在0.5mm以及以上厚度满足UL94V-0燃烧等级；中国专利CN105176077A公开了一种阻燃高模量尼龙材料及其制备方法和应用。
技术实现思路
本专利技术是针对现有技术的不足，目的是提供一种具有高阻燃性、高拉伸强度、高流动性和低吸水率的聚酰胺复合材料，可以用作电子电器部件、汽车部件，特别是可以用作电子电器的外壳材料。为达到上述目的，本专利技术采用以下方案：一种阻燃增强共聚酰胺复合材料，该复合材料由以下重量份的原料制备而成：所述共聚酰胺树脂为聚酰胺10T/106树脂(PA10T/106)、聚酰胺10T/1010树脂(PA10T/1010)、聚酰胺10T/1012树脂(PA10T/1012)中的至少一种；所述共聚酰胺树脂的特性黏度为0.7～1.0dL/g。所述脂肪族聚酰胺树脂为聚己二酰丁二胺树脂(PA46)、聚己二酰己二胺树脂(PA66)中的至少一种。所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷中的至少一种。所述层状硅酸盐为蒙脱土、高岭土、水滑石、海泡石中的至少一种。所述烷基次膦酸盐为二乙基次膦酸铝、二乙基次膦酸锌、二乙基次膦酸钙、二乙基次膦酸镁、二丙基次膦酸铝、异丁基次膦酸铝、甲基乙基次膦酸铝、苯基次膦酸铝中的至少一种。所述三聚氰胺聚磷酸盐为三聚氰胺聚磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸锌、三聚氰胺聚磷酸镁中的至少一种。在其中一些实施例中，阻燃增强共聚酰胺复合材料，由以下重量份的原料制备而成：在其中一些实施例中，阻燃增强共聚酰胺复合材料，进一步优选由以下重量份的原料制备而成：在其中一些实施例中，所述共聚酰胺树脂的特性黏度为0.75～0.95dL/g；所述脂肪族聚酰胺树脂为聚己二酰己二胺树脂(PA66)，其特性粘度为1.22～1.84dL/g。在其中一些实施例中，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；所述层状硅酸盐为蒙脱土；所述烷基次膦酸盐为二乙基次膦酸铝；所述三聚氰胺聚磷酸盐为三聚氰胺聚磷酸铝；所述硼酸锌的粒径为2～8μm。在其中一些实施例中，所述共聚酰胺树脂由单体1和聚酯酰胺共聚而成，所述单体1为摩尔比为1：0.9～0.99：0.01～0.1的癸二胺、对苯二甲酸、脂肪族二元酸，且所述对苯二甲酸和脂肪族二元酸两者用量和与所述癸二胺的摩尔比为1，所述脂肪族二元酸为己二酸、癸二酸、十二烷二酸中的至少一种，所述聚酯酰胺加入量为所述单体1总重量的1～8％。在其中一些实施例中，所述共聚酰胺树脂由以下合成方法制得：(1)将真空干燥后的所述单体1加入到搅拌式聚合反应器中，同时加入所述聚酯酰胺，以及分子量调节剂、抗氧剂、水；然后抽真空4～6min，通氮气4～6min，如此循环5～7次，使反应物存在于氮气保护下的环境中，控制所述搅拌式聚合反应器内系统压力为0.2～0.3MPa；(2)在2～4小时内将所述搅拌式聚合反应器密闭匀速加热至272～280℃，调节所述搅拌式聚合反应器的搅拌速度为30～50r/min，其中，当所述搅拌式聚合反应器温度达到215℃时，放气至2.0MPa，并维持压力在2.0MPa，反应1～2小时后，放气至常压，同时升温至310～320℃下继续反应1～2小时后，恒温持续抽真空0.3～1小时后，得到所述共聚酰胺树脂；所述分子量调节剂是加入量为所述单体1总重量的0.1～3％的苯甲酸；所述抗氧剂是加入量为所述单体1总重量的0.1～0.3％的N,N'-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二酰胺；水适量。本专利技术的另一目的是提供阻燃增强共聚酰胺复合材料的制备方法。上述阻燃增强共聚酰胺复合材料的制备方法，具体的技术方案，包括以下步骤：(1)将所述共聚酰胺树脂和脂肪族聚酰胺树脂置于80～100℃，干燥4～12小时后，冷却，将冷却后的共聚酰胺树脂、脂肪族聚酰胺树脂，以及所述甲苯二异氰酸酯、2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯加入到高速搅拌机中进行混合；(2)将所述偶联剂、层状硅酸盐、烷基次膦酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐和硼酸锌加入到另一台高速搅拌机中进行混合；(3)将步骤(1)混合好的混合料经喂料器加入平行双螺杆挤出机中，并在平行双螺杆挤出机(共八区)的侧向(例如第四区)加入步骤(2)混合好的混合物进行熔融挤出，造粒，工艺参数如下：一区温度为265～295℃，二区温度为295～310℃，三区温度为300～315℃，四区温度为305～315℃，五区温度为305～315℃，六区温度为305～315℃，七区温度为305～315℃，八区温度为305～315℃，模头温度为300～310℃，螺杆转速为200～600rpm。在其中一些实施例中，所述步骤(1)中将所述共本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃增强共聚酰胺复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：所述共聚酰胺树脂为聚酰胺10T/106树脂、聚酰胺10T/1010树脂、聚酰胺10T/1012树脂中的至少一种；所述共聚酰胺树脂的特性黏度为0.7～1.0dL/g；所述脂肪族聚酰胺树脂为聚己二酰丁二胺树脂、聚己二酰己二胺树脂中的至少一种；所述偶联剂为γ‑氨丙基三乙氧基硅烷、γ‑氨丙基三甲氧基硅烷、N‑(β‑氨乙基)‑γ‑氨丙基三乙氧基硅烷、N‑β‑(氨乙基)‑γ‑氨丙基三甲氧基硅烷、N‑β‑(氨乙基)‑γ‑氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ‑氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ‑氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述层状硅酸盐为蒙脱土、高岭土、水滑石、海泡石中的至少一种；所述烷基次膦酸盐为二乙基次膦酸铝、二乙基次膦酸锌、二乙基次膦酸钙、二乙基次膦酸镁、二丙基次膦酸铝、异丁基次膦酸铝、甲基乙基次膦酸铝、苯基次膦酸铝中的至少一种；所述三聚氰胺聚磷酸盐为三聚氰胺聚磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸锌、三聚氰胺聚磷酸镁中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃增强共聚酰胺复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：所述共聚酰胺树脂为聚酰胺10T/106树脂、聚酰胺10T/1010树脂、聚酰胺10T/1012树脂中的至少一种；所述共聚酰胺树脂的特性黏度为0.7～1.0dL/g；所述脂肪族聚酰胺树脂为聚己二酰丁二胺树脂、聚己二酰己二胺树脂中的至少一种；所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述层状硅酸盐为蒙脱土、高岭土、水滑石、海泡石中的至少一种；所述烷基次膦酸盐为二乙基次膦酸铝、二乙基次膦酸锌、二乙基次膦酸钙、二乙基次膦酸镁、二丙基次膦酸铝、异丁基次膦酸铝、甲基乙基次膦酸铝、苯基次膦酸铝中的至少一种；所述三聚氰胺聚磷酸盐为三聚氰胺聚磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸锌、三聚氰胺聚磷酸镁中的至少一种。2.根据权利要求1所述的阻燃增强共聚酰胺复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：3.根据权利要求1或2所述的阻燃增强共聚酰胺复合材料，其特征在于，所述共聚酰胺树脂的特性黏度为0.75～0.95dL/g；所述脂肪族聚酰胺树脂为聚己二酰己二胺树脂，其特性粘度为1.22～1.84dL/g。4.根据权利要求1或2所述的阻燃增强共聚酰胺复合材料，其特征在于，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；所述层状硅酸盐为蒙脱土；所述烷基次膦酸盐为二乙基次膦酸铝；所述三聚氰胺聚磷酸盐为三聚氰胺聚磷酸铝；所述硼酸锌的粒径为2～8μm。5.根据权利要求1或2所述的阻燃增强共聚酰胺复合材料，其特征在于，所述共聚酰胺树脂由单体1和聚酯酰胺共聚而成，所述单体1为摩尔比为1：0.9～0.99：0.01～0.1的癸二胺、对苯二甲酸、脂肪族二元酸，且所述对苯二甲酸和脂肪族二元酸两者用量和与所述癸二胺的摩尔比为1，所述脂肪族二元酸为己二酸、癸二酸、十二烷二酸中的至少一种，所述聚酯酰胺加入量为所述单体1总重量的1～8％。6.根据权利要求5所述的阻燃增强共聚酰胺复合材料，其特征在于，所述共聚酰胺树脂由以下合成方法制得：(1)将真空干燥后的所述单体1加入到搅拌式聚合反应器中，同时加入所述聚酯酰胺，以及分子量调节剂、抗氧剂、水；然后抽真空4～6min，通氮气4～6min，如此循环5～7次，使反应物存在于氮气保护下的环境中，控制所述搅拌式聚合反应器内系统压力为0.2～0.3MPa；(2)在2～4小时内将所述搅拌式聚合反应器密闭匀速...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱怀才，王忠强，师文博，胡国胜，
申请(专利权)人：广东中塑新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44