[发明专利]阻燃性聚酰胺组合物

说明书

本发明涉及阻燃性聚酰胺组合物、模制该阻燃性聚酰胺组合物的方法、以及由该阻燃性聚酰胺组合物制成的模制部件。

本发明具体涉及用于高性能应用的无卤阻燃性模制组合物。对于高性能应用，经常使用具有高熔融温度的半结晶聚酰胺，如果不被甚至更高的温度要求所排除或禁止的话。对于阻燃性，可以使用无卤阻燃剂，尽管与过去使用的含卤阻燃剂相比使用这些阻燃剂时更难于达到所要求的阻燃水平。由于在这些模制组合物的加工和/或应用中所涉及的高温，对能够使用的阻燃剂的选择是非常有限的，并且即使是具有更好性能的可商业购得的阻燃剂也有它们的限制和问题。这在涉及大量生产一系列小尺寸精密部件的更关键的应用中甚至变得更加明显。

模制组合物的性能和其所生产的产品已经得到广泛关注。首先，这些模制组合物应当具有高的流动性，产品应当优选地具有良好的熔合线强度、良好的表面外观诸如高光泽度、无色斑（staining）且不起霜（blooming），并且具有良好的阻燃等级，如根据UL94测试方法测定的。加工过程应该优选地不会诱发注射模塑设备的腐蚀。

但是对于大规模生产系列来说不应当被忽视的一个方面是平稳运行，如果注射模塑方法是有瑕疵的，就不得不必定期中断来清理模具，这种中断会极大地降低注射模塑工艺的吞吐量和设备的经济利用性。本文中的一个重要方面是所谓模垢（plate-out）的发生。模垢是来自模制组合物的固体材料释放气体，并且其沉积在模具内部。这种沉积的积累会阻塞模具的出气口。从模制部件上的灼烧点可以明显看出这点：通过将模制材料快速注射到模具中，模具所包含的气体不能逸出并且迅速被压缩，导致气体加热到使部件被灼烧的非常高的温度。

模垢与起霜或色斑不同。起霜是模制部件暴露于热且潮湿的条件后来自组合物的固体材料向表面的迁移。色斑是模制部件与液体接触后来自组合物的固体材料向表面的迁移。

本发明的目标是提供无卤阻燃性模制组合物，其具有性质的良好平衡，并且具有良好的模垢性能。优选地，由该组合物制成的模制部件还具有良好的表面外观以及低的起霜和色斑的倾向性。

采用根据本发明的组合物已经实现此目标，该组合物包含：

(A)半结晶半芳族聚酰胺（称为聚酰胺(A)或(A)），其具有熔融温度（称为TmA）并且具有在7500和30000g/mol之间范围内的数均分子量（称为Mn-B）；

(B)半结晶脂族聚酰胺（称为聚酰胺(B)或(B)），其具有熔融温度（称为TmB）并且具有在7500和50000g/mol之间范围内的数均分子量（称为Mn-B）；和

(C)无卤阻燃剂体系，其包含次膦酸的金属盐和/或二次膦酸的金属盐（一起统称为金属(二)次膦酸盐）

其中

-TmA比TmB高，并且

-(A):(B)的重量比在0:50与75:25之间范围内。

根据本发明的组合物（包括具有所述特征的组分的上述组合）的效果是：该组合物能在与仅基于半芳族聚酰胺的相应组合物相比更不苛刻的模制条件下模制，但同时在那些模制条件下仍然具有良好的流动性，并且导致模制部件具有良好的阻燃性质、焊接强度和表面外观、以及最重要的减少模垢，这是当与仅基于半芳族聚酰胺的相应组合物相比较时、或者当与仅基于脂族聚酰胺组合物的相应组合物相比较时而言的，尽管所述组合物可能不具有类似的阻燃水平。可以通过使用具有较低Mn的脂族聚酰胺（其可以以较低的量使用）来改善基于半芳族聚酰胺的组合物的流动性，但这导致阻燃性质损失。或者，可以通过使用更高的加工温度来改善基于半芳族聚酰胺的组合物的流动性，但这导致甚至更大量的模垢。以超出上述范围的比例和/或超出本发明上面指出的范围的数均分子量来组合芳族聚酰胺和脂族聚酰胺并不会解决覆盖（plating）的问题，并且/或者引发其他问题，例如阻燃性质损失和/或流动性不足和表面外观不足。

优选地，半结晶半芳族聚酰胺(A)具有在10000-25000g/mol范围内、更优选地在12500-20000g/mol范围内的数均分子量（Mn-A）。还优选地，半结晶脂族聚酰胺(B)具有在10000-40000g/mol范围内、更优选地在15000-30000g/mol范围内的数均分子量（Mn-B）。较高的Mn具有的优点是更好地保留阻燃性，而较低的Mn的优点是进一步减少模垢。