一种高阻燃尼龙复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高阻燃尼龙复合材料及其制备方法，属于阻燃尼龙技术领域。该复合材料按照重量份计包括：尼龙66 100份、复合阻燃剂10

【技术实现步骤摘要】
一种高阻燃尼龙复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于阻燃尼龙
，具体地，涉及一种高阻燃尼龙复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]尼龙66，又名聚己二酰己二胺，用己二胺和己二酸作为原材料，通过逐步聚合反应制备，它具有优异的性能，包括高机械性能、高化学稳定性、高熔点、抗收缩性和耐磨性等，具有广泛的应用前景；但是，由于尼龙66特有的有机结构，导致其具有易燃的缺陷，并且尼龙66在燃烧过程中会产生大量可燃熔滴，可燃熔滴会导致火灾危害的进一步扩大，极大限制了尼龙66的应用。
[0003]现有技术中针对尼龙66易燃缺陷的改进方案以外加阻燃剂为主，应用最为广泛的阻燃剂有磷氮系阻燃剂、无机阻燃剂氢氧化镁等，普遍存在如下问题：1.尼龙66的加工温度高，磷氮系有机阻燃剂热稳定性不高，导致多数通用型阻燃剂无法使用，且在高温加工下，磷氮系阻燃剂易发生迁移偏析，导致阻燃剂用量大，且阻燃效果不佳；2.无机阻燃剂与尼龙66基材相容性不高，难以均匀分散，导致尼龙材料的力学性能恶化。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中提到的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种高阻燃尼龙复合材料及其制备方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种高阻燃尼龙复合材料，按照重量份计包括如下原料：尼龙66 100份、复合阻燃剂10
‑
15份、增韧剂6
‑
8份、相容剂2
‑
3份和抗氧剂0.1
‑
0.2份。
[0006]所述复合阻燃剂由以下方法制备：步骤A1：将二乙醇胺、三乙胺和四氢呋喃混合，通入氮气保护，施加120
‑
180rpm机械搅拌，升温至65
‑
72℃回流，加入二苯基二氯硅烷，搅拌回流反应1.5
‑
2h，反应结束减压旋蒸脱除四氢呋喃，得到中间体；进一步地，二苯基二氯硅烷、二乙醇胺、三乙胺和四氢呋喃的用量比为0.1mol：0.21
‑
0.22mol：12
‑
16mL：80
‑
100mL，二乙醇胺中的仲胺基团和二苯基二氯硅烷中的氯硅烷结构取代反应，制成的中间体含有支状羟基，具体反应过程如下：步骤A2：将中间体、氢氧化钾和苯混合，在5
‑
10℃下恒温，施加480
‑
600rpm机械搅
拌，缓慢加入三氯硫磷，控制三氯硫磷的总加入反应时间为3
‑
4h，反应结束滤除氢氧化钾，减压旋蒸脱除苯，得到修饰剂；进一步地，中间体、三氯硫磷、氢氧化钾和苯的用量比为0.1mol：0.2mol：5.5
‑
6.8g：150
‑
200mL，三氯硫磷中活性氯基团与中间体中的羟基取代反应，向中间体中引入硫、磷元素，具体反应过程如下：步骤A3：将硅烷偶联剂KH550和乙醇溶液混合，在40
‑
50℃恒温，搅拌水解30
‑
40min，再加入氢氧化镁超声分散成悬浊液，静置偶联12h，取底层沉淀过滤、洗涤、干燥，得到偶联氢氧化镁；进一步地，氢氧化镁、硅烷偶联剂KH550和乙醇溶液的用量比为100g：18
‑
25mL：240
‑
280mL，氢氧化镁为超微粉料，平均粒径为2
‑
3μm，由上海倍特化工有限公司提供，乙醇溶液的质量分数为25%，硅烷偶联剂KH550在醇水环境中水解，再与氢氧化镁表面的羟基缩合，向氢氧化镁表面接枝氨基。
[0007]步骤A4：将修饰剂和二甲基甲酰胺混溶，再加入偶联氢氧化镁，升温至110
‑
120℃，施加360
‑
420rpm机械搅拌，反应1.2
‑
1.5h，反应结束过滤、洗涤、干燥，得到复合阻燃剂；进一步地，偶联氢氧化镁、修饰剂和二甲基甲酰胺的用量比为100g：0.07
‑
0.09mol：200
‑
240mL，偶联氢氧化镁表面接枝的氨基与修饰剂中的含氯基团在高温下反应，将修饰剂接枝到氢氧化镁表面，形成有机
‑
无机复合物。
[0008]进一步地，增韧剂选自马来酸酐接枝POE，型号为GR216，由上海旺湘塑化有限公司提供。
[0009]进一步地，相容剂为尼龙玻纤增强系统综合改性剂RF
‑
430。
[0010]进一步地，抗氧剂为抗氧剂1010。
[0011]一种高阻燃尼龙复合材料的制备方法，具体操作为：将各原料投加到高速混合机中混匀，再由双螺杆挤出机熔融共混，挤出工艺参数：一区温度180℃，二区温度为200℃，三区温度为240℃，四区
‑
七区温度为260℃，八区温度为250℃，机头温度为280℃，挤出料浸水冷却后切粒，得到高阻燃尼龙复合材料。
[0012]本专利技术的有益效果：本专利技术以尼龙66为主体材料，通过加入一种自制复合阻燃剂达到阻燃效果，该复合阻燃剂以二苯基二氯硅烷和二乙醇胺为原料取代反应，制成具有硅氮元素和支状羟基结构的中间体，引入的双苯环结构，一方面提高复合阻燃剂的热稳定性，有利于掺杂在尼龙66主材进行高温加工，另一方面增加复合阻燃剂的含碳量，有利于在发生烧蚀时形成碳化网络；再由三氯硫磷与中间体中的支状羟基反应，制得修饰剂，向中间体结构中引入含磷阻燃成分，同时引入硫元素，在烧蚀过程中可促进有机物的碳化，有利于在促进生成初始碳化层；另外，本专利技术中以无机阻燃剂氢氧化镁为基体，其本身具有良好的热稳定性，可满足在尼龙66加工过程中使用，通过硅烷偶联剂KH550偶联，在表面接枝氨基，再与改性剂复合，利
用接枝的氨基与修饰剂中的残余氯基团反应，将修饰剂复合到氢氧化镁表面，在氢氧化镁表面形成亚氨基结构修饰，与现有的外加型阻燃剂相比，复合阻燃剂与尼龙66主材具有良好相容性，可均匀地分散在主材中达到均匀阻燃和弥散强化效果，同时氢氧化镁又作为锚固载体，减轻表面有机结构的改性剂在主材中热迁移偏移；此外，该复合阻燃剂在基体中存在阶段式阻燃机理：在烧蚀初期，表层的磷、氮元素优先与初期燃烧产生的自由基反应，阻碍燃烧，随着燃烧的进行，初期燃烧形成的氮氧化物、磷氧化物以及氢氧化镁基体开始分解，产生大量气体，阻碍燃烧，同时在材料中形成初生孔隙，分解的硫化物促进有机物碳化，形成碳化网络，存储产生的不燃性气体，形成阻燃隔绝层，从而阻碍燃烧深入，同时，氢氧化镁和有机硅分解而成镁氧化物和硅氧化物作为碳化网络的支撑物，阻碍碳化网络的崩塌，提高阻燃的稳定性；在测试中发现，本专利技术制备的复合材料在烧蚀过程中烟密度较低，经分析，可能与碳化网络的吸附性有关。
具体实施方式
[0013]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高阻燃尼龙复合材料，其特征在于，按照重量计包括如下原料：尼龙66 100份、复合阻燃剂10
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15份、增韧剂6
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8份、相容剂2
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3份和抗氧剂0.1
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0.2份；所述复合阻燃剂由以下方法制备：步骤A1：将二乙醇胺、三乙胺和四氢呋喃混合，通入氮气保护，搅拌升温至65
‑
72℃回流，加入二苯基二氯硅烷，搅拌回流反应1.5
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2h，反应结束减压旋蒸脱除四氢呋喃，得到中间体；步骤A2：将中间体、氢氧化钾和苯混合，在5
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10℃下恒温，搅拌并缓慢加入三氯硫磷，控制三氯硫磷的总加入反应时间为3
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4h，反应结束滤除氢氧化钾，减压旋蒸脱除苯，得到修饰剂；步骤A3：将硅烷偶联剂KH550和乙醇溶液混合，在40
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50℃恒温，搅拌水解30
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40min，再加入氢氧化镁超声分散成悬浊液，静置偶联12h，取底层沉淀过滤、洗涤、干燥，得到偶联氢氧化镁；步骤A4：将修饰剂和二甲基甲酰胺混溶，再加入偶联氢氧化镁，升温至110
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120℃，搅拌反应1.2
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1.5h，反应结束过滤、洗涤、干燥，得到复合阻燃剂。2.根据权利要求1所述的一种高阻燃尼龙复合材料，其特征在于，二苯基二氯硅烷、二乙醇胺、三乙胺和四氢呋喃的用量比为0.1mol：0.21
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0.22mol：12
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16mL...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁东桥，丁程，李家欣，刘其松，
申请(专利权)人：苏州优利金新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：