一种无卤阻燃剂组合物、无卤阻燃剂母粒及高流动高氧指数玻纤增强无卤阻燃聚酰胺制造技术

本发明专利技术公开了一种无卤阻燃剂组合物、无卤阻燃剂母粒及高流动高氧指数玻纤增强无卤阻燃聚酰胺。按原料的重量百分比计，该无卤阻燃剂组合物包括：聚磷酰胺50～80％；磷酸酯10～40％；硼酸盐5～20％；聚磷酰胺的结构通式如下式(Ⅰ)所示。以本发明专利技术公开的无卤阻燃剂组合物制备阻燃母粒，再进一步加工成一款玻纤增强无卤阻燃聚酰胺专用料，经测试，该专用料的极限氧指数≥30，熔融指数≥35，且力学性能优异。兼具优异的力学性能、阻燃性能与流动性能，满足客户要求。

A kind of halogen-free flame retardant composition, halogen-free flame retardant masterbatch and glass fiber reinforced halogen-free flame retardant polyamide with high flow and high oxygen index

【技术实现步骤摘要】
一种无卤阻燃剂组合物、无卤阻燃剂母粒及高流动高氧指数玻纤增强无卤阻燃聚酰胺
本专利技术属于无卤阻燃剂及其应用的
，具体涉及一种无卤阻燃剂组合物、无卤阻燃剂母粒及高流动高氧指数玻纤增强无卤阻燃聚酰胺。
技术介绍
聚酰胺(PA)俗称尼龙，是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称。聚酰胺作为大用量的工程塑料，具有优良的力学性能、耐热性能、耐气候性以及电绝缘性，且自润滑性、耐磨擦性好；因此广泛用于机械、汽车、电器、纺织器材、化工设备、航空、冶金等领域。聚磷酰胺是含有磷酰胺结构的聚合物，结构式中不仅含有磷元素和氮元素，可以起到磷氮协效阻燃剂效应；并且在其分子主链和侧链上都有苯环，更有利于材料在燃烧时形成碳层，并且酰胺基组分使聚磷酰胺与PA有着非常好的相容性，对基体材料的力学性能影响较小。因此，已被应用于制备阻燃聚酰胺。Tai等(TaiQL,HuY,RichardKKYuen,etal.Synthesisi,structure-propertyrelationshipsofpolyphosphoramideswithhighcharresidues[J].JournalofMaterialsChemistry,2011,21:6621-6627.)通过将二氯磷酸苯酯分别与4,4-二氨基二苯甲烷，4,4-二氨基二苯砜，4,4-二氨基二苯醚在乙腈溶液里进行等摩尔比缩聚反应，分别得到烷基聚磷酰胺，砜基聚磷酰胺和醚基聚磷酰胺。上述三种聚磷酰胺虽然在主链上含有磷元素、氮元素和苯环，但阻燃效率稍低，无法满足高阻燃性能的应用要求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术公开了一种无卤阻燃剂组合物以及由该组合物制备的阻燃母粒，再进一步由该阻燃母粒制备的一款玻纤增强无卤阻燃聚酰胺专用料，经测试，该专用料的极限氧指数≥30，熔融指数≥35，且力学性能优异(拉伸强度≥150MPa，弯曲强度≥190MPa，弯曲模量≥8500MPa，缺口冲击强度≥10KJ/m2)。兼具优异的力学性能、阻燃性能与流动性能，满足客户要求。具体技术方案如下：一种无卤阻燃剂组合物，按原料的重量百分比计，包括：聚磷酰胺50～80％；磷酸酯10～40％；硼酸盐5～20％；所述聚磷酰胺的结构通式如下式(Ⅰ)所示：式中，R选自-CH2-、或-O-；n选自100～500。上式中，R为亚甲基的记为烷基聚磷酰胺，R为砜基的记为砜基聚磷酰胺，R为-O-的记为醚基聚磷酰胺。本专利技术公开了一种无卤阻燃剂组合物，通过将聚磷酰胺、磷酸酯与硼酸盐三者复配使用，利用三者的相互协同，制备得到兼具优异的力学性能、阻燃性能与流动性能的无卤阻燃聚酰胺专用料，满足了客户的要求。经试验发现，若采用聚磷酰胺与磷酸酯的两两组合，相对于聚磷酰胺的单独使用，氧指数从26提高至28，变化不大；若采用聚磷酰胺与硼酸盐的两两组合，相对于聚磷酰胺的单独使用，氧指数从26提高至27，显然变化也不大。而若将聚磷酰胺、磷酸酯与硼酸盐三者复配使用，氧指数发生了显著的提升，达到了31，满足极限氧指数≥30的性能要求。同时，流动性能也显著提高，而且对于复合材料体系的力学性能影响不大，仍然满足拉伸强度≥150MPa，弯曲强度≥190MPa，弯曲模量≥8500MPa，缺口冲击强度≥10KJ/m2的高性能要求。经进一步对比试验发现：若将本专利技术中的磷酸酯替换为本领域常见的其它含磷阻燃剂，如三聚氰胺聚磷酸盐，最终制备的阻燃聚酰胺的力学性能、阻燃性能与流动性能均无法满足性能要求。若将本专利技术中的聚磷酰胺替换为其它的成炭阻燃有机磷，如二乙基次磷酸铝，虽然三组分复配后，制备的阻燃聚酰胺的极限氧指数与流动性能均有所提升，但提升的幅度并不如本专利技术中的阻燃剂组合物的显著，而且其力学性能与阻燃性能均无法达到本专利技术的设计要求。优选地：所述磷酸酯选自磷酸三苯酯、间苯二酚-双磷酸二苯酯、双酚A-双磷酸二苯酯、间苯二酚双二甲基苯基磷酸酯中的至少一种；所述硼酸盐选自硼酸锌、硼酸钙、硼酸铝、硼酸镁中的至少一种。进一步优选，按原料的重量百分比计，包括：聚磷酰胺60～70％；磷酸酯20～35％；硼酸盐5～10％。经试验发现，所述阻燃剂组合物，各组分的配比对于最终制备的玻纤增强无卤阻燃聚酰胺的综合性能有着较大的影响。在上述优选的配比下，最终产物的综合性能更佳。优选地：所述聚磷酰胺，R选自或-O-；所述磷酸酯选自磷酸三苯酯或间苯二酚-双磷酸二苯酯；所述硼酸盐选自硼酸锌。再优选，所述聚磷酰胺、磷酸酯与硼酸盐的质量比为70：25：5。经试验发现，采用上述优选的原料组成与进一步优选的原料配比下制备的玻纤增强无卤阻燃聚酰胺具有更佳的综合性能。在满足了力学性能要求(拉伸强度≥150MPa，弯曲强度≥190MPa，弯曲模量≥8500MPa，缺口冲击强度≥10KJ/m2)的前提下，具有更高的极限氧指数与更佳的流动性能。再进一步优选：所述聚磷酰胺中，R选自n选自300；所述磷酸酯选自磷酸三苯酯，硼酸盐选自硼酸锌；所述聚磷酰胺、磷酸酯与硼酸盐的质量比为70：25：5。经试验发现，在上述进一步优选的原料组成与原料配比下，三种组分的协同效果最为明显，在相同配比下，当砜基聚磷酰胺中n取自300，磷酸酯选自磷酸三苯酯时，阻燃性能与流动性能的提升均达到最高。本专利技术还公开了一种无卤阻燃剂母粒，包含基材，还包含所述的无卤阻燃剂组合物；所述基材选自聚酰胺；以原料总重量计，所述无卤阻燃剂组合物的含量为30～80％。本专利技术还公开了一种利用上述无卤阻燃剂母粒制备的高流动高氧指数的玻纤增强无卤阻燃聚酰胺，按原料的重量百分比计，包括：基材45～70％；玻璃纤维20～40％；无卤阻燃剂母粒10～30％；所述基材至少包括聚酰胺。该体系还可用于制备无卤阻燃聚酰胺合金，基材除PA外，还可以包括ABS、PP、PE、PPO中的至少一种。优选地，按原料的重量百分比计，包括：基材55％；玻璃纤维30％；无卤阻燃剂母粒15％。再进一步优选：所述无卤阻燃剂母粒中，无卤阻燃剂组合物的含量为60％；所述无卤阻燃剂组合物中：所述聚磷酰胺、磷酸酯与硼酸盐的质量比为70：25：5；所述聚磷酰胺中，R选自n选自300；所述磷酸酯选自磷酸三苯酯；所述硼酸盐选自硼酸锌。经试验发现，采用上述配方制备的玻纤增强无卤阻燃聚酰胺的综合性能最佳。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提出了一种无卤阻燃剂组合物，利用聚磷酰胺、磷酸酯与硼酸盐三者的相互协同，克服了聚磷酰胺单独用于聚酰胺的阻燃时阻燃性能与流动性能不佳的问题，制备得到兼具优异的力学性能、阻燃性能与流动性能的玻纤增强无卤阻燃聚酰胺专用料，该专本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无卤阻燃剂组合物，其特征在于，按原料的重量百分比计，包括：/n聚磷酰胺 50～80％；/n磷酸酯 10～40％；/n硼酸盐 5～20％；/n所述聚磷酰胺的结构通式如下式(Ⅰ)所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种无卤阻燃剂组合物，其特征在于，按原料的重量百分比计，包括：
聚磷酰胺50～80％；
磷酸酯10～40％；
硼酸盐5～20％；
所述聚磷酰胺的结构通式如下式(Ⅰ)所示：



式中，R选自-CH2-、或-O-；n选自300～500。


2.根据权利要求1所述的无卤阻燃剂组合物，其特征在于：
所述磷酸酯选自磷酸三苯酯、间苯二酚-双磷酸二苯酯、双酚A-双磷酸二苯酯、间苯二酚双二甲基苯基磷酸酯中的至少一种；
所述硼酸盐选自硼酸锌、硼酸钙、硼酸铝、硼酸镁中的至少一种。


3.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃剂组合物，其特征在于，按原料的重量百分比计，包括：
聚磷酰胺60～70％；
磷酸酯20～35％；
硼酸盐5～10％。


4.根据权利要求3所述的无卤阻燃剂组合物，其特征在于：
所述聚磷酰胺，R选自或-O-；
所述磷酸酯选自磷酸三苯酯或间苯二酚-双磷酸二苯酯；
所述硼酸盐选自硼酸锌。


5.根据根据权利要求4所述的无卤阻燃剂组合物，其特征在于，所述聚磷酰胺、磷酸酯与硼酸盐的质量比为70：25：5。


6.根据权利要求5所述的无卤阻燃剂组合物，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：台启龙，赵进文，陈丽娟，
申请(专利权)人：苏州和塑美科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32