[发明专利]一种无卤阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种无卤阻燃聚酰胺复合材料，包括以下组分：短碳链脂肪族聚酰胺树脂20份~80份；无卤阻燃剂15份~20份；甲基三烯丙基异氰脲酸酯0.01份~10份；玻璃纤维10份~50份。所述的无卤阻燃聚酰胺复合材料中聚酰胺分子间具有交联结构。本发明选用短碳链的脂肪族聚酰胺，通过特定配比的无卤阻燃剂，与特定量的甲基三烯丙基异氰脲酸酯协效并用，进行辐照交联处理，不仅能够满足阻燃的需求，而且耐热压性能、耐老化性能和耐热性能都显著提升。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种无卤阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

阻燃改性聚酰胺是电子电器领域应用广泛的原材料。在聚酰胺阻燃体系中，含卤阻燃剂体系是使用最为广泛的，但由于含卤材料在燃烧时会产生大量的烟和有毒气体，危害环境及人的身体健康。出于环保目的，许多国家已限制或减少了含卤阻燃剂的使用，而选用无卤阻燃剂代替。无卤阻燃体系应用较广的是红磷和三聚氰胺盐类。但红磷因其本身带颜色的缘故，只能用于黑色制品，且一般只用于尼龙6中，应用范围极窄。

在电子和电气领域应用的材料，要求阻燃性能优的同时，也要求良好的热性能和力学性能，而聚酰胺在添加阻燃剂后，往往会导致其他使用性能下降，常规的阻燃聚酰胺无法满足应用要求。

辐照交联是一种利用各种辐射引发聚合物高分子长链之间的交联反应的技术手段，根据聚合物类别和性能需求，辐照源可以选择电子束、γ射线、中子束、粒子束等。对于聚酰胺材料而言，由于分子链间存在较强的氢键作用，简单的辐照处理难于引发聚酰胺的交联，因此，需要通过引入助交联剂的方式促进体系的交联反应，从而得到辐照交联材料。一般聚酰胺能够使用的辐照交联剂有三聚氰酸三烯丙酯(TAC)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、甲基三烯丙基异氰脲酸酯(TMAIC)。

辐照交联聚酰胺材料的发展及应用仍然处于初级阶段，材料种类较少。现存的阻燃辐照交联聚酰胺材料仍存在一定缺陷，在应用端存在一定风险。这是由于一些阻燃剂的存在会抑制或破坏交联反应，使得交联效果不理想。同时，一些交联剂TAIC、TAC的热稳定性差，添加后在长期的热条件下的使用过程中会产生分解，也会破坏阻燃效果的长期稳定。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种无卤阻燃聚酰胺复合材料，能够满足阻燃的需求的同时，还具有良好的耐老化性、耐热压性和耐热性。

本发明的另一目的在于，提供上述无卤阻燃聚酰胺复合材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种无卤阻燃聚酰胺复合材料，按重量份计，包括以下组分：

短碳链脂肪族聚酰胺树脂 20份~80份；

无卤阻燃剂 15份~20份；

甲基三烯丙基异氰脲酸酯 0.01份~10份；

玻璃纤维 10份~50份；

其中，所述无卤阻燃剂为二乙基次膦酸铝、三聚氰胺聚膦酸盐和硼酸锌按重量比为(10~15):(2~6):(0~4)复配。

本发明制得的无卤阻燃聚酰胺复合材料中短碳链脂肪族聚酰胺树脂分子间具有交联结构。

交联结构的表征：精确称量0.3g聚酰胺复合材料样品，并将其放入索氏提取器。用间甲酚萃取48小时，用甲醇萃取24小时后，有聚酰胺残余物剩余，则聚酰胺分子间具有交联结构。

通过辐照交联处理后，聚酰胺链段中氨基旁的α-碳会断链，与其他分子链形成新的化学键，进而形成交联网络结构。形成交联结构后，间甲酚、甲醇无法溶解，会发生溶胀。但是，没有形成交联的聚酰胺树脂几乎可以完全溶解。