一种耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及阻燃高分子材料技术领域，特别涉及一种耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.聚酰胺，作为一种工程塑料，是产量最大、品种最多、用途最广的五大工程塑料之一，具有很高的机械强度、电绝缘性、耐磨损性、耐油、耐弱酸、耐碱和耐一般的有机溶剂性能，
3.近年来，半结晶的聚酰胺广泛应用在电子，电气，防护装备等领域，然而，这些领域均对材料的阻燃能力有较高的要求。未经改性处理的聚酰胺阻燃较差，在使用过程中极易引起火灾，因此在这些领域应用时候，都需要对聚酰胺进行阻燃改性，例如常添加阻燃剂进行改性。
4.由于以前大部分防护装备都是不阻燃的，但是随着安全事故的频发，人们越来越重视防护装备的阻燃性能。因此，对应用于防护装备的聚酰胺材料进行阻燃改性，符合市场对应用于防护装备的聚酰胺材料的需求，可以提升其市场竞争力。
5.溴系阻燃聚酰胺体系本身具有良好的阻燃性能，还同时具备很好的韧性，常应用于防护装备的聚酰胺材料中。但是，随着行业的发展和人们的使用需求，在防暴服行业中，最新标准ga420-2021中规定材料不仅具有高阻燃性能，还需要具备良好的低温(-20℃)抗冲击性能。
6.本领域技术人员周知，要想提高聚酰胺材料的韧性，现有常规的手段就是添加增韧剂来增韧，例如聚烯烃接枝马来酸酐或者橡胶类增韧剂，但是，这类型增韧剂的添加反而会对聚酰胺的阻燃性能造成不利影响。
7.因此，市场上亟需一款兼具高阻燃性能和耐低温冲击性能的聚酰胺材料，同时，该材料具有良好的拉伸弯曲力学性能、易注塑加工性能可以满足材料市场应用需求。


技术实现要素：

8.为解决上述背景技术中提到的现有技术的问题，本发明提供一种耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料，其技术方案如下：
9.该耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料包括以下组分：pa6、pa56、阻燃剂以及沙林树脂；所述阻燃剂包括十溴二苯乙烷以及三氧化二锑；按重量份计，所述pa6、pa56、十溴二苯乙烷、三氧化二锑与沙林树脂的比值为(42.3～62.3):(10～25)：(13～18):4：15。
10.在一实施例中，所述pa6的相对粘度为2.4～2.7。
11.在一实施例中，所述沙林树脂为沙林树脂9320。
12.在一实施例中，还包括抗氧剂和润滑剂。
13.在一实施例中，按重量份计，包括以下组分：所述pa6 42.3～62.3份，所述pa56 10～25份，所述十溴二苯乙烷13～18份，所述三氧化二锑4份，所述沙林树脂15份，所述抗氧剂
0.2～0.5份，所述润滑剂0.2～0.5份。
14.在一实施例中，所述抗氧化剂包括抗氧剂1098、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种组合。
15.在一实施例中，所述润滑剂为硬脂酸盐、乙烯丙烯酸共聚物、酰胺类润滑剂中的一种或多种组合。
16.一种如上所述的耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
17.按一定重量称取原料组分进行混合，得到混合物m；将混合物m加入到双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机经熔融挤出后制得所述聚酰胺复合材料。
18.在一实施例中，所述双螺杆挤出机中熔融挤出温度为(200～280)℃。
19.与现有的技术相比，本发明提供的耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料，具有以下技术效果：
20.该聚酰胺复合材料兼具高阻燃性能和耐低温冲击性能，同时，其具有良好的力学性能和易注塑加工性能，可满足市场需求，具有很高的商业价值。
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.本发明提供一种耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
23.(1)按一定重量称取pa6、pa56、十溴二苯乙烷、三氧化二锑、沙林树脂、抗氧剂以及润滑剂，加入高速搅拌机中充分混合均匀，制得均混的混合物m；
24.(2)将混合物m通过计量的送料装置送入双螺杆挤出机中，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔融熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品。其中，双螺杆挤出机中熔融挤出温度为(200～280)℃，双螺杆挤出机的螺杆长径比为(40～48):1,螺杆转速为(280～480)rpm。
25.其中，该耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料的材料配方为：按重量份计，包括以下组分：所述pa6 42.3～62.3份，所述pa56 10～25份，所述十溴二苯乙烷13～18份，所述三氧化二锑4份，所述沙林树脂15份，所述抗氧剂0.2～0.5份，所述润滑剂0.2～0.5份。
26.本发明还提供如下实施例和对比例：
27.本发明提供的实施例和对比例的配方(单位：重量份数)如下表1所示：
28.表1
29.组分重量实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1对比例2对比例3pa654.350.346.342.362.362.344.3pa5610152025
‑‑
20n416
‑‑‑‑
15
‑‑
5805-l
‑‑‑‑‑
1515
沙林树脂932015151515
‑‑‑
十溴二苯乙烷16151413181816三氧化二锑4444444润滑剂0.50.50.50.50.50.50.5抗氧剂0.20.20.20.20.20.20.2组分重量对比例4对比例5对比例6对比例7对比例8对比例9对比例10pa644.364.356.337.346.349.361.8pa5620-830201010n41615
‑‑‑‑‑‑
5805-l
‑‑‑‑‑‑‑
沙林树脂9320-151515151515十溴二苯乙烷16161613-2010三氧化二锑4444-52.5红磷母粒
‑‑‑‑
18
‑‑
润滑剂0.50.50.50.50.50.50.5抗氧剂0.20.20.20.20.20.20.2
30.其中，表1中的组分具体为：
31.选用的pa6为江苏海阳的hy2500a，相对粘度为2.41；pa56采用上海凯赛的e-2260；十溴二苯乙烷采用寿光卫东的rdt-3；三氧化二锑采用湖南辰州的三氧化二锑；epdm接枝马来酸酐采用杜邦的n416；poe接枝马来酸酐采用上海佳易容的5805-l；沙林树脂采用杜邦的沙林树脂9320；抗氧剂采用天津利安隆的抗氧剂1098和168(1:1)配合而成；润滑剂采用江西宏远的硬脂酸钙。红磷母粒选用市售牌号为桐城信得9950a。
32.根据表1配方，将实施例和对比例中的原料组分按照以下制备方法制得聚酰胺复合材料，制备步骤为：
33.(1)按一定重量称取pa6、pa56、十溴二苯乙烷、三氧化二锑、沙林树脂、抗氧剂以及润滑剂，加入高速搅拌机中充分混合均匀，制得均混的混合物m；
34.(2)将混合物m通过计量的送料装置将物料送入双螺杆挤出机中，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔融熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品。其中，其中，双螺杆挤出机的各区温度从1到10区依次为200℃、220℃、220℃、220℃、210℃、210℃、210℃、210℃、210℃、220℃,机头温度为220℃，螺杆转速为350rpm，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1。
35.其中，对比例8的红磷母粒为直接采购的桐城信得9950a。对比例8中用红磷母粒取代步骤(1)中的十溴二苯乙烷和三氧化二锑与其他原料进行均混，并将混合物m通过计量的送料装置将物料送入双螺杆挤出机中。
36.将实施例和对比例中制得的聚酰胺复合材料在相同测试条件下，进行相关性能指标的测试，测试结果如下表2所示：
37.表2
[0038][0039][0040]
其中，拉伸强度的测试标准为i s0527，样条规格为a1型号(标距115mm、平行部分10mm
×
4mm)；弯曲强度测试标准为i so178，简支梁缺口冲击强度测试标准为i so179，试样尺寸为80mm
×
10mm
×
4mm，如有缺口，则缺口保留宽度8mm；阻燃性能测试标准为ul94,测试阻燃条规格为125*13*0.8mm，其阻燃效果由优至差的等级顺序为：nv、v2、v1、v0；熔体体积流动速率的测试标准为gbt 3682-2000。
[0041]
分析实施例和对比例的测试结果可以看出：
[0042]
1.实施例1-5中：
[0043]
本发明提供的耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料，这种材料不仅具有优异的高阻燃性能(厚度0.8mm的样条达到ul94中的v0级别)，还具备良好的耐低温冲击性能，-20℃缺口冲击最高可以达到30kj/m2。
[0044]
同时，其具有良好的力学性能和易注塑加工性能，可满足市场需求，具有很高的商业价值。
[0045]
2.通过实施例和对比例的比对结果可知：
[0046]
对比例1与实施例3相比，区别在于：其没有添加pa56和沙林树脂，而是采用epdm接枝马来酸酐进行增韧，并且增加了阻燃剂的用量，从数据可以看出，相比实施例，其阻燃效果显著变差，且低温冲击强度变差。
[0047]
对比例2与实施例3相比，区别在于：其没有添加pa56和沙林树脂，而是采用poe接枝马来酸酐进行增韧，并且增加了阻燃剂的用量，从数据可以看出，相比实施例，其阻燃效果显著变差，且低温冲击强度变差。
[0048]
对比例3与实施例1相比，区别在于将实施例中的沙林树脂替换成poe接枝马来酸
酐5805-l，从数据可以看出，相比实施例，其阻燃效果显著变差，且低温冲击强度变差；对比例4与实施例1相比，区别在于将实施例中的沙林树脂替换成epdm接枝马来酸酐，从数据可以看出，相比实施例，其阻燃效果显著变差，且低温冲击强度变差；
[0049]
对比例5与实施例1相比，区别在于：其将实施例中的pa56替换成pa6，从数据可以看出，相比实施例，单纯只添加pa56的对比例，其阻燃效果变差；
[0050]
对比例6与实施例1相比，区别在于：其pa56的添加量低于本技术限定范围，从数据可以看出，相比实施例，其阻燃变差；
[0051]
对比例7与实施例4相比，区别在于：其pa56的添加量超出本技术限定范围，从数据可以看出，相比实施例，其冲击性能变差；
[0052]
对比例8与实施例3相比，区别在于：其采用红磷母粒替换十溴二苯乙烷和三氧化二锑，从数据可以看出，相比实施例，其冲击性能、阻燃性均变差；
[0053]
对比例9与实施例1相比，区别在于：其十溴二苯乙烷和三氧化二锑的添加量超出本技术限定范围，从数据可以看出，相比实施例，其冲击性能、流动性变差；
[0054]
对比例10与实施例1相比，区别在于：其十溴二苯乙烷和三氧化二锑的添加量低于本技术限定范围，，从数据可以看出，相比实施例，其阻燃变差。
[0055]
综上所述，本技术提供的耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料，至少包括以下设计构思和技术效果：
[0056]
本发明在pa6、十溴二苯乙烷和三氧化二锑组成的溴系阻燃聚酰胺体系内，引入新的物质pa56和沙林树脂9320，意外地发现：在溴系阻燃聚酰胺体系内，添加特定配比的沙林树脂9320对阻燃的影响较小，并且通过在该溴系阻燃聚酰胺体系内的pa6、pa56和沙林树脂以特定配比配合使用，能显著提高阻燃聚酰胺的低温(-20℃)抗冲击性能，并且同时保证材料具有优异的阻燃性能(达到ul94(d＝0.8mm)v0阻燃效果)；与此同时，材料的还具有较高流动性，有利于材料注塑加工。
[0057]
本技术提供的耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料可满足市场需求，具有很高的商业价值。
[0058]
需要说明的是：
[0059]
除了上述具体实施例体现的实际选择外，所述pa6、pa56、十溴二苯乙烷、三氧化二锑与沙林树脂的重量比在(42.3～62.3):(10～25)：(13～18):4：15范围内均可行，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；
[0060]
其中，除了上述具体实施例体现的实际选择外，组分配方为pa6 42.3～62.3份，所述pa56 10～25份，所述十溴二苯乙烷13～18份，所述三氧化二锑4份，所述沙林树脂15份，所述抗氧剂0.2～0.5份，所述润滑剂0.2～0.5份；具体实施的配方选择包括但不限于上述实施例。
[0061]
除了上述具体实施例体现的实际选择外，优选地，所述pa6的相对粘度优选2.4～2.7范围内均可行，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；
[0062]
除了上述具体实施例体现的实际选择外，所述抗氧剂可选用现有的市售抗氧剂，可选用包括抗氧剂1098、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种组合，包括但不限于实施例体现的实际选择；较佳地，所述抗氧剂由抗氧剂1098与亚磷酸酯类抗氧剂168按重量比1:1复配而成，
[0063]
除了上述具体实施例体现的实际选择外，所述润滑剂可选用现有的市售润滑剂，所述润滑剂可优选硬脂酸盐、乙烯丙烯酸共聚物、酰胺类润滑剂中的一种或多种组合，包括但不限于实施例体现的实际选择；
[0064]
综上，上述实施例中的具体参数或一些常用试剂或原料，为本发明构思下的具体实施例或优选实施例，而非对其限制；本领域技术人员在本发明构思及保护范围内，可以进行适应性调整。
[0065]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料,其特征在于，包括以下组分：pa6、pa56、阻燃剂以及沙林树脂；所述阻燃剂包括十溴二苯乙烷以及三氧化二锑；按重量份计，所述pa6、pa56、十溴二苯乙烷、三氧化二锑与沙林树脂的比值为(42.3～62.3):(10～25)：(13～18):4：15。2.根据权利要求1所述的耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料，其特征在于：所述pa6的相对粘度为2.4～2.7。3.根据权利要求1所述的耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料，其特征在于：所述沙林树脂为沙林树脂9320。4.根据权利要求1所述的耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料，其特征在于：还包括抗氧剂和润滑剂。5.根据权利要求4所述的耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料，其特征在于：按重量份计，包括以下组分：所述pa6 42.3～62.3份，所述pa56 10～25份，所述十溴二苯乙烷13～18份，所述三氧化二锑4份，所述沙林树脂15份，所述抗氧剂0.2～0.5份，所述润滑剂0.2～0.5份。6.根据权利要求5所述的耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料，其特征在于：所述抗氧化剂包括抗氧剂1098、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种组合。7.根据权利要求5所述的耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸盐、乙烯丙烯酸共聚物、酰胺类润滑剂中的一种或多种组合。8.一种如权利要求1-7任一项所述的耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按一定重量称取原料组分进行混合，得到混合物m；将混合物m加入到双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机经熔融挤出后，制得所述聚酰胺复合材料。9.根据权利要求8所述的耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机中熔融挤出温度为(200～280)℃。

技术总结
本发明涉及阻燃高分子材料技术领域，特别涉及一种耐低温高抗冲高阻燃的聚酰胺复合材料及其制备方法。该聚酰胺复合材料包括以下组分：PA6、PA56、阻燃剂以及沙林树脂；所述阻燃剂包括十溴二苯乙烷以及三氧化二锑；按重量份计，所述PA6、PA56、十溴二苯乙烷、三氧化二锑与沙林树脂的比值为(42.3～62.3):(10～25)：(13～18):4：15。该聚酰胺复合材料兼具高阻燃性能和耐低温冲击性能，同时，其具有良好的力学性能和易注塑加工性能，可满足市场需求，具有很高的商业价值。高的商业价值。


技术研发人员：王腾 刘凯 杨杰
受保护的技术使用者：金旸（厦门）新材料科技有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/8/1