一种尼龙树脂改性专用阻燃增效功能母粒及其制备方法技术

本发明专利技术涉及塑料改性加工技术领域，尤其是一种尼龙树脂改性专用阻燃增效功能母粒及其制备方法；功能母粒以多重复合包覆的溴化聚苯乙烯为主体阻燃剂，功能母粒的质量百分比组成如下：多重复合包覆溴化聚苯乙烯55.0～70.0 wt.%、无水硼酸锌15.0～30.0 wt.%、尼龙6树脂8.0～10.0 wt.%、星形尼龙2.0～3.0 wt.%、苯乙烯–丙烯腈共聚物包覆聚四氟乙烯0.5～1.0 wt.%、分散剂0.5～1.0 wt.%、润滑剂0.3～0.5 wt.%；本发明专利技术的阻燃增效功能母粒与传统塑料阻燃功能母粒相比，提高了国产溴系阻燃剂的热稳定性和流动分散性，从而提升阻燃效率，能够以更少的母粒添加量取得与传统阻燃功能母粒相同的阻燃效果，并可有效降低改性耐高温尼龙树脂复合材料的力学性能损失。

A special master batch of flame retardant and synergistic function modified by nylon resin and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种尼龙树脂改性专用阻燃增效功能母粒及其制备方法
本专利技术涉及塑料改性加工
，尤其是一种尼龙树脂改性专用阻燃增效功能母粒及其制备方法。
技术介绍
尼龙树脂是一类重要的工程塑料，其品种包括尼龙6、尼龙66、尼龙46、耐高温尼龙（即半芳香尼龙）等。尼龙树脂因其优异的力学性能、耐热性、耐化学性和良好的加工性能，在工业及民用领域获得广泛的应用，尤其在汽车、轨道交通、机械装备、工业电子电器装备、家用电器、建筑等领域使用量巨大。然而，尼龙树脂的极限氧指数约为23vol.%，属于极易燃烧的高分子材料；在汽车发动机周边及电子电器装置中使用的尼龙树脂，往往需要实施阻燃改性来提高其使用安全性。尼龙树脂的阻燃改性可通过加入阻燃剂并经过双螺杆挤出机的熔融共混来实现，其阻燃剂能够阻止塑料被引燃并抑制火焰传播，可有效提高塑料的抗燃烧性能。虽然可用于尼龙树脂的阻燃剂种类繁多，但是能够真正对大多数塑料实施高阻燃效率，选择溴系阻燃剂无疑是最佳的选择。尼龙树脂的加工温度普遍较高，尤其是耐高温尼龙树脂的加工温度超过300℃，常规溴系阻燃剂很难承受如此高的加工温度。因此其在共混加工过程中一般的溴系阻燃剂易发生提前分解，影响制品外观和性能。要实现对其高等级阻燃（达到UL94V-0级），同时要保持良好的外观和各项性能，对溴系阻燃剂品质及热稳定性和耐温性要求很高。溴化聚苯乙烯因其理想的溴含量、较高的热分解温度，被公认为尼龙树脂阻燃改性的最佳溴系阻燃剂。目前高效高品质溴化聚苯乙烯的生产制造技术目前仍然被发达国家所掌控，国内外高端溴化聚苯乙烯产品则被欧美等发达国家的跨国公司所垄断，而国内溴化聚苯乙烯的生产厂商由于其生产技术与发达国家存在明显差距，溴化聚苯乙烯产品存在热稳定性差、分子中溴原子不稳定、加工过程中易黄变等缺陷，无法与国外产品竞争。随着国外贸易纠纷及高关税的影响，从发达国家进口溴化聚苯乙烯的经济性越来越差，且增加了使用企业的生产成本，导致所制造产品的竞争力下降。因此，开发高品质的国产溴化聚苯乙烯迫在眉睫。然而，溴化聚苯乙烯的合成过程较复杂，以目前国内企业的技术水平，很难在短时间内研发出先进的生产技术，从而在产品质量上赶上发达国家的溴化聚苯乙烯制造水平。因此，需要寻找简单而便捷的途径来有效改性国产溴化聚苯乙烯存在的缺陷。除此以外，在尼龙树脂阻燃改性及加工技术实施过程中，溴化聚苯乙烯及阻燃协效剂均为粉体材料，且添加量较大，直接采用双螺杆挤出机进行熔融挤出共混时，由于物料在挤出机的机筒内的停留时间有限，很难将聚合物熔融与阻燃剂充分混合。此外，由于共混挤出过程中大量阻燃剂粉体相互间机械摩擦产生内热，会引发溴化聚苯乙烯分解和溴素脱落，不仅导致阻燃效果受损、材料发生黄变，还会造成改性尼龙树脂阻燃复合物的物理机械性能下降。针对采用国产溴化聚苯乙烯对尼龙树脂实施阻燃改性技术实施过程中存在的品质和加工问题，本专利技术提出一条全新的解决思路：采用多层次高致密度阻燃增效材料对溴化聚苯乙烯进行包覆，然后再将所包覆的溴化聚苯乙烯与阻燃协效剂、载体树脂和其它助剂复合制备阻燃功能母粒，双管齐下解决国产溴系热稳定性差、加工过程中易分解、易黄变、流动性差、分散不均匀、阻燃效果受损等缺陷问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对采用国产溴系阻燃剂对塑料实施阻燃改性技术实施过程中存在的品质和加工问题，特别是针对耐高温尼龙树脂高于常规热塑性塑料的加工温度，提供一种尼龙树脂改性专用阻燃增效功能母粒，该阻燃增效功能母粒与传统塑料阻燃功能母粒相比，提高了国产溴系阻燃剂的热稳定性和流动分散性，从而提升其阻燃效率和对更高加工温度的耐受性，能够以更少的母粒添加量取得与传统阻燃功能母粒相同的阻燃效果，并可有效降低改性耐高温尼龙树脂复合材料的力学性能损失。本专利技术首先采用锌离子掺杂的铝溶胶为原料对溴化聚苯乙烯颗粒进行包覆，由于溴化聚苯乙烯的Zeta电位为负值，铝溶胶的Zeta电位为正值，可通过溶胶－凝胶反应自然形成以锌离子掺杂氢氧化铝为壳、溴化聚苯乙烯为核的“核－壳”结构微胶囊颗粒；然后利用植酸（又名：肌醇六磷酸，一个含六个磷酸基团的环状化合物）极易与二价和三价金属离子反应形成难溶物的特点，采用植酸与该微胶囊壳层中的锌／铝离子发生钝化反应，形成坚硬致密的包覆层；接着加入磷酸氢锆［Zr(HPO4)2·H2O，一种具有介孔结构的片状无机纳米材料］，其分子中的锆离子同样会与植酸发生钝化反应，其表面羟基官能团与植酸中的羧基官能团还能进行置换，形成化学键结合体，从而实现对溴化聚苯乙烯的多重复合包覆。将所包覆的溴化聚苯乙烯与阻燃协效剂、载体、分散剂等助剂混合，最后通过密炼机串联单螺杆挤出机制备成耐高温尼龙树脂阻燃改性专用的阻燃功能母粒。为解决上述技术问题，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种尼龙树脂改性专用阻燃增效功能母粒，所述功能母粒以多重复合包覆的溴化聚苯乙烯为主体阻燃剂，所述功能母粒的质量百分比组成如下：多重复合包覆溴化聚苯乙烯55.0～70.0wt.%、无水硼酸锌15.0～30.0wt.%、尼龙6树脂8.0～10.0wt.%、星形尼龙2.0～3.0wt.%、苯乙烯–丙烯腈共聚物包覆聚四氟乙烯0.5～1.0wt.%、分散剂0.5～1.0wt.%、润滑剂0.3～0.5wt.%。进一步的，所述星形尼龙为三臂、四臂、六臂和八臂星形尼龙6树脂中的一种，其中优选四臂星形尼龙6树脂。进一步的，所述分散剂为硬酯酸锌、硬酯酸铝、硬酯酸镁和硬酯酸锂中的一种，其中优选硬酯酸锌。进一步的，所述润滑剂为OP蜡、E蜡、乙烯–醋酸乙烯酯共聚物蜡和乙烯–丙烯酸共聚物蜡中的一种，其中优选OP蜡。进一步的，所述多重复合包覆的溴化聚苯乙烯为磷酸氢锆粉体、植酸和锌离子掺杂氢氧化铝包覆的溴化聚苯乙烯。进一步的，所述多重复合包覆溴化聚苯乙烯的制备方法如下：（1）将溴化聚苯乙烯、铝溶胶和氧化锌溶胶分散在无水乙醇中，加热搅拌，滴加氨水调节反应液的pH为碱性，滴加完成后，继续搅拌一段时间后结束反应，然后洗涤过滤，滤出物干燥得到锌离子掺杂氢氧化铝包覆溴化聚苯乙烯；（2）将步骤（1）中的锌离子掺杂氢氧化铝包覆溴化聚苯乙烯分散到醇类有机溶剂中得到悬浮液，将植酸溶于去离子水中，形成植酸溶液，并将其滴加到锌离子掺杂氢氧化铝包覆溴化聚苯乙烯的悬浮液中，加热搅拌一段时间后，加入磷酸氢锆粉体，在相同温度下继续搅拌一段时间后停止反应，然后用清水洗涤、过滤，烘干得到多重复合无机材料包覆溴化聚苯乙烯。进一步的，所述步骤（1）中加热搅拌温度为35～40℃，氨水滴加为匀速滴加，氨水的质量分数为10.0～12.5wt.%，反应液pH值控制为7.5～8.5，滴加完成后，继续搅拌3～4h后结束反应；然后用清水洗涤、过滤，在110～120℃烘箱内干燥8～10h，得到锌离子掺杂氢氧化铝包覆溴化聚苯乙烯；所述步骤（2）中的醇类有机溶剂为异丙醇、正丙醇、异丁醇或正丁醇中的一种，加热搅拌温度为30～35℃，植酸的浓度为0.4～0.5g/ml，植酸的滴加为匀速滴加，植酸溶液加完继续搅拌1.5～2h后，加入磷酸氢锆粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种尼龙树脂改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述功能母粒以多重复合包覆的溴化聚苯乙烯为主体阻燃剂，所述功能母粒的质量百分比组成如下：多重复合包覆溴化聚苯乙烯55.0～70.0 wt.%、无水硼酸锌15.0～30.0 wt.%、尼龙6树脂8.0～10.0wt.%、星形尼龙2.0～3.0 wt.%、苯乙烯–丙烯腈共聚物包覆聚四氟乙烯0.5～1.0 wt.%、分散剂0.5～1.0 wt.%、润滑剂0.3～0.5 wt.%。/n

【技术特征摘要】
1.一种尼龙树脂改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述功能母粒以多重复合包覆的溴化聚苯乙烯为主体阻燃剂，所述功能母粒的质量百分比组成如下：多重复合包覆溴化聚苯乙烯55.0～70.0wt.%、无水硼酸锌15.0～30.0wt.%、尼龙6树脂8.0～10.0wt.%、星形尼龙2.0～3.0wt.%、苯乙烯–丙烯腈共聚物包覆聚四氟乙烯0.5～1.0wt.%、分散剂0.5～1.0wt.%、润滑剂0.3～0.5wt.%。


2.根据权利要求1所述的一种尼龙树脂改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述星形尼龙为三臂、四臂、六臂和八臂星形尼龙6树脂中的一种。


3.根据权利要求1所述的一种尼龙树脂改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述分散剂为硬酯酸锌、硬酯酸铝、硬酯酸镁和硬酯酸锂中的一种。


4.根据权利要求1所述的一种尼龙树脂改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述润滑剂为OP蜡、E蜡、乙烯–醋酸乙烯酯共聚物蜡和乙烯–丙烯酸共聚物蜡中的一种。


5.根据权利要求1所述的一种尼龙树脂改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述多重复合包覆的溴化聚苯乙烯为磷酸氢锆粉体、植酸和锌离子掺杂氢氧化铝包覆的溴化聚苯乙烯。


6.根据权利要求1所述的一种尼龙树脂改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述多重复合包覆溴化聚苯乙烯的制备方法如下：
（1）将溴化聚苯乙烯、铝溶胶和氧化锌溶胶分散在无水乙醇中，加热搅拌，滴加氨水调节反应液的pH为碱性，滴加完成后，继续搅拌一段时间后结束反应，然后洗涤过滤，滤出物干燥得到锌离子掺杂氢氧化铝包覆溴化聚苯乙烯；
（2）将步骤（1）中的锌离子掺杂氢氧化铝包覆溴化聚苯乙烯分散到醇类有机溶剂中得到悬浮液，将植酸溶于去离子水中，形成植酸溶液，并将其滴加到锌离子掺杂氢氧化铝包覆溴化聚苯乙烯的悬浮液中，加热搅拌一段时间后，加入磷酸氢锆粉体，在相同温度下继续搅拌一段时间后停止反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翰卿，汪晓东，
申请(专利权)人：江苏万纳普新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32