一种低毒低烟无卤阻燃耐高温尼龙材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种低毒低烟无卤阻燃耐高温尼龙材料及其制备方法和应用，阻燃耐高温尼龙材料包括的各组分的重量百分比为：耐高温尼龙50～90；金属磷酸盐或者有机金属磷酸盐0.1～30；含氮增效剂或者磷/氮阻燃剂0.1～30；抑烟减毒剂0.1～5；改性纳米稀土氧化物0.1～5；润滑剂0.1～5；抗氧剂0.1～5。与现有技术相比，本发明专利技术采用凝聚相和气相协同阻燃，同时采用具有覆盖作用和反应吸收作用的抑烟剂降低材料燃烧时形成的有毒烟气，并且，为了解决材料与粉体之间相容性和粉体混合均匀性等问题，采用了特殊结构的混料装置以及合理的螺杆组合及温度控制，制备出具有低毒低烟无卤阻燃耐高温尼龙材料。

【技术实现步骤摘要】
一种低毒低烟无卤阻燃耐高温尼龙材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及阻燃材料
，尤其是涉及一种低毒低烟无卤阻燃耐高温尼龙材料及其制备方法和应用。
技术介绍
面对日益严重的能源危机和环境污染问题，汽车的轻量化、电子电器元件的可持续化小型化、医用产品的多功能化、家用电器的环保化四大应用领域成为拉动多功能环保材料的最大动力。随着电子电器设备的小型化、高频率化的迅速发展，促进了电子元件密集化、微型化及高密度组装技术的发展，对所用塑料件的耐温要求也不断提高。特别是表面贴装技术(SMT)的出现和发展，促进了电子元件小型化、密集化并降低了成本。继电器、连接器、电容器等各种元器件和线路板同时在红外加热装置中加热，对材料的耐回流焊性和尺寸稳定性提出了更高的要求。而且为适应环保要求，不含铅的焊锡被普遍采用，其熔点大大提高，需要电子元器件承受回流焊接工艺中的高峰值温度，如承受短期约260℃的回流焊的峰值温度。因而高温PA越来越多地应用于微电子元器件，主要包括断路器、接插件、电源连接器、存储卡连接器、插座等。汽车的轻量化、高性能化促进和深化了金属部件的塑料化，也同时对塑料提出了更高的要求，如发动机周边部件的耐热、耐久性等。提高汽车发动机的燃烧温度可以提高燃油的燃烧程度，降低CO2排放量及耗油量，使发动机周边空间的温度提高，由此对发动机周边塑料件的耐温性要求提高。同时汽车工业致力于以耐高温塑料替代不能回收的热固性塑料和发动机附近的燃油系统、排气系统、冷却系统等零部件用金属材料，以满足轻量化和环保的要求。因此，高温PA越来越多地应用于引擎箱、燃油系统部件、动力换向装置(齿轮结构)、滚动轴承架、排气控制系统中间冷却器罐、发动机支架和要求低摩擦系数的滑动部件等。同时，耐高温PA还可以代替铜用于热水锅炉连接器，可以解决长期困扰的腐蚀问题，大大增加了锅炉管道的使用寿命。耐高温PA可以取代PPS用于热水器标准装配件，从而消除了管道配件中产生的裂缝和泄漏，同样，因为耐高温PA配件在热水中能保持力学强度、韧性和抗破裂的要求，因此也适用于饮水机、热水器。然而，耐高温尼龙由于其分子结构为碳氢链段结构，在被火源引燃后，链段会大量断裂形成连续火灾；同时，耐高温尼龙之所以可以耐受较高的温度，是因为大部分耐高温尼龙分子结构中还含有苯环结构，苯环极性较强，可以显著提高材料的耐温性，但是也正是苯环的引入，使得高温尼龙材料在燃烧后，分子链断裂会形成比传统高分子材料更为明显的有毒烟气，危害公共安全。除少数的情况以外，热塑性塑料的加工以熔体进行。塑料几乎不能经受与此相联系的结构变化和状态变化，而不在其化学结构方面产生改变。结果可能是一系列的氧化、交联、分子量变化等不可逆转的变化，进而对材料的物理和技术性能产生一定程度的降低，这将不利于材料的使用。为降低这一过程的反应，通常允许在加工过程中添加辅助剂。一般是稳定剂或者其组合物，这样可以有效的减小熔体加工过程的降解反应和交联反应。通过同时使用不同的添加剂。例如抗氧剂和稳定剂，由此可使得塑料在加工过程中没有化学退化，并可经受更长时间的外部影响。高温尼龙由于本身的加工温度极高，传统的阻燃剂稳定性较低，难以达到这样的加工温度；同时，高温尼龙结构中不仅含有碳链段，还有苯环等侧链基团，使得其结构更为复杂，进而使得材料阻燃和抑烟变得更为困难。传统用于尼龙的阻燃剂一般为卤素阻燃剂、红磷、氢氧化物等，在中国专利(公开号CN105647175A)中，陈勋森等人将20wt％的卤素阻燃剂、2-8wt％的协效剂再辅以其他助剂，在尼龙6中使用时，获得了较好的阻燃效果。但卤素阻燃剂存在释放致癌物质的缺陷，因此在汽车行业及其他行业中应用尤为受限。中国专利(公开号CN105585843A)中，郝建鑫等人使用红磷对尼龙材料进行阻燃改性，获得的阻燃尼龙材料在长期高温高湿的环境中，具有较低的磷析出性，从而减小对金属和模具的腐蚀性，同时还具有良好的阻燃性、电绝缘性能、力学性能、成型流动性。近年来微胶囊化红磷发展迅速，但是包覆红磷仍然难以达到完全包覆，并且在加工过程中螺杆挤出机的强剪切容易把包覆壳体破坏。并且由于红磷本身不稳定、颜色较重，只能用于红色制品。氢氧化物本身的添加量一般为50％以上，极大的恶化材料的物理性能，同样使用受限。积极的探寻新型的环保复合材料，对于人们的生命财产安全以及环境保护具有极大的意义，研发者正在积极的探索这类复合材料的研发。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题而提供一种低毒低烟无卤阻燃耐高温尼龙材料及其制备方法和应用，本专利技术采用凝聚相和气相协同阻燃，同时采用具有覆盖作用和反应吸收作用的抑烟剂降低材料燃烧时形成的有毒烟气，并且，为了解决材料与粉体之间相容性和粉体混合均匀性等问题，采用了特殊结构的混料装置以及合理的螺杆组合及温度控制，制备出具有低毒低烟无卤阻燃老高温尼龙材料。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：本专利技术中低毒低烟无卤阻燃耐高温尼龙材料包括以下重量百分比的各组分：进一步优选地，所述阻燃耐高温尼龙材料包括以下重量百分比的各组分：作为最优选地，本专利技术实施例18列出了最优的配比数据。进一步地，所述耐高温尼龙为对苯二甲酰乙二胺-co-己二酰己二胺共聚物、聚己二酰丁二胺、聚对苯二甲酰己二胺、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺、聚对苯二酰对苯二胺、聚对苯二甲酰癸二胺、聚对苯二甲酰十二碳二胺或聚领苯二甲酰胺中的一种或多种的混合物。进一步优选地，所述的组分A为聚己二酰丁二胺(PA46)、聚对苯二甲酰己二胺(PA6T)、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺(PA9T)中的一种。进一步地，所述金属磷酸盐或者有机金属磷酸盐为次磷酸铝、次磷酸钙、次磷酸铈、亚磷酸铝、亚磷酸钙、亚磷酸铈、二乙基次磷酸铝、二乙基次磷酸锌、二甲基次磷酸铝、二甲基次磷酸锌、二苯基次磷酸锌、二苯基次磷酸铝、甲基乙基次磷酸锌或甲基乙基次磷酸铝中的一种或多种的混合物。进一步优选地，所述金属磷酸盐或者有机金属磷酸盐为次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、二乙基次磷酸锌、二甲基次磷酸铝中的一种或多种的混合物。进一步地，所述含氮增效剂或者磷/氮阻燃剂为式1至式4中的一种或者多种的混合物：其中：R1～R3为氢、C1～C8的烷基、C5～C10的环烷基、C5～C10的烷基环烷基(上述4种其可以被羟基官能团或C1-C4羟烷基官能团取代)、C2～C8的烷氧基、C1～C8的酰氧基、C6～C12的芳基、N-脂环族、N-芳族基团中的一种；N为表示聚合度；R4～R6为C1～C8的烷基、C5～C10的环烷基、C5～C10的烷基环烷基(上述4种其可以被羟基官能团或C1-C4羟烷基官能团取代)，C2～C8的烷氧基、C1～C8的酰氧基、C6～C12的芳基中的一种；R7～R10与R4相同；m和n彼此独立地为1、2、3或4中的一个数；X为酸，其可以是与三嗪化合物形成加和物。进一步优选地，所述含氮增效剂或者磷/氮阻燃剂是式2或者式3结构类物质中的一种或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低毒低烟无卤阻燃耐高温尼龙材料，其特征在于，所述阻燃耐高温尼龙材料包括以下重量百分比的各组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种低毒低烟无卤阻燃耐高温尼龙材料，其特征在于，所述阻燃耐高温尼龙材料包括以下重量百分比的各组分：





2.根据权利要求1所述的一种低毒低烟无卤阻燃耐高温尼龙材料，其特征在于，所述阻燃耐高温尼龙材料包括以下重量百分比的各组分：





3.根据权利要求1所述的一种低毒低烟无卤阻燃耐高温尼龙材料，其特征在于，所述耐高温尼龙为对苯二甲酰乙二胺-co-己二酰己二胺共聚物、聚己二酰丁二胺、聚对苯二甲酰己二胺、聚1,9-亚壬基对苯二酰胺、聚对苯二酰对苯二胺、聚对苯二甲酰癸二胺、聚对苯二甲酰十二碳二胺或聚领苯二甲酰胺中的一种或多种的混合物；
所述金属磷酸盐或者有机金属磷酸盐为次磷酸铝、次磷酸钙、次磷酸铈、亚磷酸铝、亚磷酸钙、亚磷酸铈、二乙基次磷酸铝、二乙基次磷酸锌、二甲基次磷酸铝、二甲基次磷酸锌、二苯基次磷酸锌、二苯基次磷酸铝、甲基乙基次磷酸锌或甲基乙基次磷酸铝中的一种或多种的混合物。


4.根据权利要求1所述的一种低毒低烟无卤阻燃耐高温尼龙材料，其特征在于，所述含氮增效剂或者磷/氮阻燃剂为式1至式4中的一种或者多种的混合物：



其中：
R1～R3为氢、C1～C8的烷基、C5～C10的环烷基、C5～C10的烷基环烷基、C2～C8的烷氧基、C1～C8的酰氧基、C6～C12的芳基、N-脂环族、N-芳族基团中的一种；
N为表示聚合度；
R4～R6为C1～C8的烷基、C5～C10的环烷基、C5～C10的烷基环烷基，C2～C8的烷氧基、C1～C8的酰氧基、C6～C12的芳基中的一种；
R7～R10与R4相同；
m和n彼此独立地为1、2、3或4中的一个数；
X为酸。


5.根据权利要求1所述的一种低毒低烟无卤阻燃耐高温尼龙材料，其特征在于，所述抑烟减毒剂为氢氧化铝、氢氧化镁、八目酸铵、二硫化钼、勃姆石、无水硼酸锌、锡酸锌、三氧化钼中的一种或多种的混合物；
所述改性纳米稀土氧化物为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化铈、纳米氧化铁磷酸锌、纳米钼酸锌、纳米硫酸锌、纳米硬脂酸锌、纳米碱性硅酸锌、纳米锡酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖雄，叶文，林倬仕，李平阳，许肖丽，尹亮，董玲玲，许保云，
申请(专利权)人：上海化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31