[发明专利]一种PA66用阻燃增韧剂及由其制备的阻燃增韧PA66材料

说明书

技术领域

本发明涉及高分子树脂材料技术领域，具体涉及一种PA66用阻燃增韧剂及由其制备的阻燃增韧PA66材料。

背景技术

PA66(尼龙66）是目前应用广泛的工程塑料之一，具有良好的力学强度、耐磨性、滋润型、耐腐蚀性和成型加工性。但PA66的极限氧指数只有22%左右，同时，其在受热燃烧时，特别容易产生熔滴现象，从而点燃其他可燃物，阻燃性能达不到某些行业的要求，限制了其更广泛的应用。目前工业上使用的阻燃玻纤增强PA66 主要是添加十溴联苯醚、溴代环氧树脂等卤系阻燃剂和三聚氰胺尿酸盐、三聚氰胺磷酸酯、无机填充物等无卤阻燃剂。众所周知，卤系阻燃剂阻燃的材料在燃烧时会产生大量有毒、有腐蚀性的烟雾，对环境、模具有污染、腐蚀作用，在许多发达国家已经遭到禁用；大多数无卤阻燃剂虽然效果不错，但由于成本太高，使其很难在国内推广使用。此外，某些无卤素阻燃剂的使用有可能导致PA66材料力学性能、加工性能的下降，如红磷、氢氧化镁等。如何使PA66材料获得优秀的阻燃性能同时保持甚至增强其抗冲击强度等力学性能，是目前高分子材料领域的热门研究方向。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种本发明公开成本低廉、阻燃效果良好、可提高PA66材料力学性能的改性助剂。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种PA66用阻燃增韧剂，其原料按重量计包括：

十溴二苯乙烷5～7份；

三氧化二锑0.1～0.3份；

硅酸钠10～15份；

碳酸氢钠1～2份；

冷冻微粉碎玻纤0.5～3.5份；

十二烷基苯磺酸钙0.1～0.6份；

POE接枝 10～15份；

增韧剂10～20份；

壬基酚聚氧乙烯醚0.3～5份；

所述冷冻微粉碎玻纤是指将玻纤降温至-20℃～-25℃后，以100—300KHz的超声波粉碎获得的玻纤；所述增韧剂为碳纳米管-铜复合粉。

本发明中，所述十溴二苯乙烷是一种新型、广谱、高效、环保的添加型阻燃剂，其耐热性、耐光性和不易渗析性等特点都优于十溴二苯醚，二者阻燃性基本一致，但阻燃时不会产生人们担心的多溴二啄英问题，毒性比十溴二苯醚低。但十溴二苯乙烷的过量使用，仍有可能导致所制得的PA66材料表现出毒性。为在较低的十溴二苯乙烷用量下保证PA66材料的阻燃性能，本发明同时选用了三氧化二锑和硅酸钠、为冷冻粉碎玻纤作为辅助的阻燃剂。三氧化二锑同样是一种常用的阻燃剂，其阻燃效果较差。但三氧化二锑对十溴二苯乙烷具有协效的作用，它的存在可以大幅提升十溴二苯乙烷的阻燃效果，从而实现降低十溴二苯乙烷用量的目的。三氧化二锑的LD50（过半数致死量）仍高达20g/kg，有较高的致癌风险，因此其使用量也必须被严格限制。同时十溴二苯乙烷及三氧化二锑的使用将严重影响PA66材料的力学性能，使之容易应力开裂、易碎。为维持PA66的力学性能，同时提升PA66材料的阻燃性能，本发明创造性地提出在阻燃剂中添加硅酸钠和碳酸氢钠组分。碳酸氢钠受热时，可分解出水和二氧化碳气体，对于PA66材料的阻燃有一定作用。但本发明中碳酸氢钠主要作用是释放出二氧化碳，使之和硅酸钠反应生成二氧化硅，覆盖在PA66材料的燃烧部位，从而阻断燃烧进程。同时硅酸钠与PA66材料的相容性好，其适用对PA66材料的力学性能影响较小。与十溴二苯乙烷及三氧化二锑配合使用可使所制得的PA66材料表现出优秀的阻燃性能。玻纤填充于PA66中时，由于“灯芯效应”，在一定程度上具有助燃的效果。但本发明提出对玻纤进行冷冻微粉碎处理，使玻纤内部断裂，抑制“灯芯效应”的出现。微量的冷冻微粉碎玻纤可以促进上述硅酸钠生产二氧化硅反应的进行。碳纳米管-铜复合粉则可以有效增强PA66材料的力学性能，作为无机填料，碳纳米管-铜复合粉也具备一定程度上的阻燃效果；更重要的是碳纳米管-铜复合粉可以大幅增强PA66材料缺口抗冲击强度，使PA66材料表现出优秀的力学性能。十二烷基苯磺酸钙、壬基酚聚氧乙烯醚均为市售产品，二者协效可使本发明阻燃增韧剂中各个组分与PA66材料充分混合，降低各组分的表面能，促进阻燃增韧剂加入到PA66材料后与之构成一稳定的混合体系。POE接枝为市售产品，具有将碳纳米管-铜复合粉、三氧化二锑、碳酸氢钠牢固接合在PA66材料中的作用。尤其是当二氧化硅生成后，POE接枝还可将二氧化硅稳定地固着在PA66材料表面，防止其脱落而影响阻燃效果。