[发明专利]一种聚酰胺组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有磷腈类化合物和炭黑的聚酰胺组合物及其制备方法。

背景技术

聚酰胺作为强度高，耐磨性佳，耐气候性优良的材料在工业领域及日常生活中的应用越来越广泛。但是，由于聚酰胺是一种熔融性可燃聚合物，一旦接触火源很容易酿成火灾，因此其应用也受到了一定的限制。

关于具有阻燃效果的聚酰胺方面的研究越来越多，目前对聚酰胺进行阻燃化的方法主要有三种：第一种是共聚法，通过在聚酰胺的大分子链中引入芳环或芳杂环，增加大分子链的刚性以及大分子链的密集度和内聚力，从而提高聚酰胺的热稳定性；第二种是共混法，通过在聚酰胺熔体中加入阻燃剂进行共混使得聚酰胺具有阻燃效果；第三种是利用阻燃药剂对聚酰胺进行阻燃整理。由于共聚法的成本高，阻燃药剂整理法的阻燃效果又不能持久，现在研究地比较多的是共混法。中国发明专利CN200710011841.2中公开了将尼龙6、三聚氰胺尿酸盐、阻燃增效剂、抗氧剂按重量份配比于高速混合机内混合得到阻燃尼龙的方法。但是三聚氰胺尿酸盐是一个极易发生团聚的化合物，在聚酰胺中会出现分散不均匀的现象，进而影响聚酰胺的阻燃性和可纺性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优异且稳定的阻燃抗滴落性能的聚酰胺组合物。

本发明的技术解决方案是：

一种聚酰胺组合物，由聚酰胺、磷腈类化合物和炭黑共混而成；其中磷腈类化合物占聚酰胺组合物重量以磷元素计为0.13～3.35wt%，炭黑占聚酰胺组合物重量的0.05～5wt%。

作为纺丝用阻燃聚酰胺，其常用的阻燃剂有三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐等，这种阻燃剂在聚酰胺中多以颗粒的形式存在，这极大地影响了聚酰胺的可纺性。磷腈类化合物阻燃剂是一类具有熔点的化合物，和聚酰胺具有良好的相容性，使用这类阻燃剂不仅可以提高聚酰胺的阻燃性而且还可以极大改善聚酰胺的可纺性。

另外，磷腈类化合物是一种具有高热稳定性的磷氮系阻燃剂，它不仅耐水、耐溶剂、耐油类和化学品，而且还耐高温、耐低温、阻燃等。其结构中高含量的P-N结构构成的协同体系有很好的阻燃性能，使聚酰胺在燃烧或受热裂解时生烟量低。而且磷腈类化合物对聚酰胺具有优良的增韧等改性功能，可赋予聚酰胺材料优良的抗水解、抗氧化、热稳定性和成型加工性。

本发明所述聚酰胺组合物中磷腈类化合物的含量以磷元素计为0.13～3.35wt%。如果其含量过高，磷腈类化合物和聚酰胺的相容性降低，影响聚酰胺组合物的可纺性；如果其含量过低，则聚酰胺组合物的阻燃效果不好。聚酰胺组合物中磷腈类化合物的含量优选3～20wt%。

本发明所述的磷腈类化合物为如式1和式2所示化合物中的一种或几种：

     式1

式1中，n为3～25的整数；R₁、R₂分别表示碳原子数为1～10的烷氧基、烷胺基，或者碳原子数为6～30的芳氧基、芳胺基；

     式2

式2中，m为3～5000的整数；R₃、R₄分别表示碳原子数为1～10的烷氧基、烷胺基，或者碳原子数为6～30的芳氧基、芳胺基。

磷腈类化合物优选六苯胺基环三磷腈、苯胺基聚磷腈、六苯氧基环三磷腈或苯氧基聚磷腈，最优选六苯氧基环三磷腈（式3）或苯氧基聚磷腈（式4），

      式3

    式4

式4中，m为3～1000的整数。

本发明所述聚酰胺组合物中还含有炭黑，其含量相当于聚酰胺组合物重量的0.05～5wt%。炭黑不仅可以促进磷腈类化合物的阻燃性能，同时在燃烧过程中，炭黑还在聚酰胺表面形成炭层，避免了尼龙燃烧时的熔融滴落。如果组合物中炭黑的含量太少，燃烧时不易在聚酰胺组合物表面形成炭层，起不到抗滴落的效果；如果组合物中炭黑的含量太多，由于炭黑本身是可燃性物质，过量的炭黑会促进聚酰胺组合物的燃烧。优选聚酰胺组合物中炭黑的含量为0.5～2wt%。

作为纺丝用聚酰胺，所添加炭黑的粒径对聚酰胺的纺丝性能有明显影响。炭黑的粒径过大，会造成纺丝过程中滤压升高，降低可纺性；粒径越小，成本越高。因此本发明中优选炭黑的粒径为0.01～10μm，更优选0.1～5μm。

上述炭黑可以为各种来源的炭黑，如槽黑、热烈黑、灯黑、炉黑和乙炔黑，其中优选炉黑或乙炔黑。

本发明所述聚酰胺包括聚酰胺6、聚酰胺66或两者的合金，优选聚酰胺6或聚酰胺66。