[发明专利]原位聚合的无卤阻燃尼龙6/凹凸棒土纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种尼龙6复合材料，特别涉及一种采用原位聚合无卤阻燃尼龙6/凹凸棒土纳米复合材料及其制备方法。 

背景技术

凹凸棒土是一种富含镁铝的矿物，其晶体理论化学式为(Mg,Al,Fe)₅Si₈O₂₀(OH)₂(OH₂)·4H₂O。凹凸棒土具有2:1的链层状结构，其结晶呈针状、纤维状集合体，单根纤维晶直径在20nm左右，长度可达1um，所具有的链层状结构不同于凹凸棒土等层状硅酸盐，这种特殊的结构赋予凹凸棒土独特的吸附、胶体、填充和抗盐等物化性能。聚合物中添加少量凹凸棒土具有很好的增强效果，文献“凹凸棒土填充硬质聚氯乙烯塑料”中凹凸棒土的添加可以很好地提高聚氯乙烯的阻燃性能。 

尼龙6阻燃主要通过两种途径实现：使用添加型阻燃剂和使用反应型阻燃剂。不论是反应型阻燃剂,还是添加型阻燃剂,在提高聚合物材料阻燃性同时,也会对材料本身和环境产生其他负面影响。如反应型阻燃剂会大幅度增加材料燃烧时的发烟量,材料废弃后在自然循环中会造成环境污染；添加型阻燃剂使用量大(有时高达50%～60%),而且由于其两相界面极性不同,导致材料本身力学性能大幅度下降,从而极大地限制了材料的使用范围。因此,研究开发符合火灾安全和环保要求的新型阻燃材料具有重要意义。 

目前商业化的阻燃尼龙主要是通过向尼龙中添加无机阻燃剂或卤系阻燃剂来实现的。如中国专利申请CN102888095A名称为无卤阻燃尼龙制作工艺，和中国专利申请CN101967277A名称为耐低温无卤阻燃尼龙复合材料的制备，将阻燃剂添加于熔融尼龙粒子中，采用双螺杆挤出机制备阻燃尼龙材料，使其获得阻燃性。采用此类方法制备的阻燃尼龙6，加入的阻燃剂量大，成本高，微细阻燃剂在加工过程中易团聚形成应力集中点，同时加上尼龙6粒子经过螺杆二次加工受热降解，阻燃尼龙6的力学性能较纯尼龙6下降大，只能用于塑料行业；而卤系阻燃尼龙燃烧时存在有毒、有害气体释放和环境污染问题，在许多发达国家已经遭到禁用。也有一些反应型阻燃剂，如中国专利申请CN101450993A名称为一种无卤阻燃尼龙6的制备方法和中国专利申请CN102675630A 名称为一种无卤阻燃尼龙6的制备方法，就单一反应型阻燃剂原位聚合，结合到聚酰胺的主链或侧链上去，使聚酰胺本身具有阻燃成分，不能达到优良的阻燃效果。中国专利申请CN201110363763.9，名称为一种无卤阻燃长玻纤增强尼龙6材料及其制备方法公开了一种阻燃尼龙6/凹凸棒土阻燃材料，将凹凸棒土与尼龙6采用共混挤出的方式，凹凸棒土在聚酰胺中不能良好分散，材料力学性能降低，仅适用于工程塑料。 

将多种无机和有机阻燃剂进行复配，在增强阻燃效果的同时，达到环保要求、减少阻燃剂用量，是一种高效且成本较低的方法。近年来，随着无卤低毒性、低烟尘、低添加量、抗滴落的阻燃剂的开发，加之尼龙6成本的不断降低和廉价的凹凸棒土资源以及适合制造阻燃锦纶工艺的推出，尼龙6阻燃化将日趋普及。 

发明内容

本发明的目的是解决现有阻燃剂用量大、阻燃效果差、发烟量大和成本高等技术难点，并提供一种凹凸棒土和有机阻燃剂协同阻燃、阻燃剂用量少、阻燃效果好、阻燃寿命长的无卤阻燃尼龙6/凹凸棒土纳米复合材料的制备方法。 

实现本发明目的的技术方案是：一种无卤阻燃尼龙6/凹凸棒土纳米复合材料，包括如下质量份的组分： 

本发明无卤阻燃尼龙6/凹凸棒土纳米复合材料，优选包括如下质量份的组分： 

上述的无卤阻燃尼龙6/凹凸棒土纳米复合材料，优选的所述无卤阻燃剂为有机磷系反应型阻燃剂。 

上述的无卤阻燃尼龙6/凹凸棒土纳米复合材料，优选的有机磷系反应型阻燃剂为2-羧乙基苯基次磷酸或双(对-羧苯基)苯基氧化膦。 

上述的无卤阻燃尼龙6/凹凸棒土纳米复合材料，优选的所述改性凹凸棒土纳米粒子为经过硅烷偶联剂改性处理的凹凸棒土纳米粒子。 

上述的无卤阻燃尼龙6/凹凸棒土纳米复合材料，优选的所述硅烷偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷或氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中一种。 

上述无卤阻燃尼龙6/凹凸棒土纳米复合材料，所述成炭剂为季戊四醇、甘露醇、山梨醇中一种；所述炭化促进剂为钨酸或磷钨酸。