[发明专利]一种阻燃扩链尼龙6组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及尼龙6，特别是涉及一种阻燃扩链尼龙6组合物及其制备方法，属高分子材料改性技术领域。

发明背景

尼龙6（PA6）作为工程塑料之一，具有良好的综合性能，在电子电气、交通运输、建材、汽车、机械等领域应用广泛。但未改性的PA6易燃，燃烧时放出大量热，并产生有毒气体和熔滴，因此对PA6进行阻燃改性特别是环保阻燃改性，一直是PA6应用领域急需解决的重大问题。含磷阻燃剂对PA6有一定的阻燃作用，特别是次磷（膦）酸铝盐的阻燃效果尤为突出，且与其他磷系或氮系阻燃剂复配使用表现出较好的协效作用。唐林生等（唐林生,刘全美,李永强,等.新型磷氮阻燃剂对尼龙6的阻燃作用[J].塑料工业,2011,39(8):110-113）研究了由丙基次磷酸铝和氰尿酸三聚氰胺按质量比3:1复合的磷氮阻燃剂阻燃PA6，当添加质量分数为25%时，PA6极限氧指数从21.2%提高到30.2%，达到GB/T2408垂直燃烧FV-0@2mm，但该复合阻燃剂添加量大且在PA6基体中分散不均匀，与纯PA6相比，阻燃材料的拉伸强度下降了16.6%。等（Bayraml₁E..The Flame Retardant Effect of Aluminium Phosphinate in Combination with Zinc Borate,Borophosphate,and Nanoclay in Polyamide-6[J].Fire and Materials,2014,38:92-99）报道了质量分数为15%二乙基次膦酸铝可使PA6极限氧指数从22.5%提高到29.5%，达到UL94V-0@3.25mm；本发明技术研制过程中发现二乙基次膦酸铝的质量分数为17%可使PA6阻燃等级达到UL94V-0@1.6mm，但在该用量下PA6各力学性能如拉伸强度、弯曲强度，缺口冲击强度均有较大程度的下降，且下降程度与用量相关，用量越大，对力学性能影响越明显。

发明内容

本发明针对现有二乙基次膦酸铝阻燃PA6存在的不足，提供一种阻燃性能达到较高等级的前提下降低二乙基次膦酸铝用量并保持力学性能在较高水平的阻燃扩链尼龙6组合物及其制备方法。

本发明在二乙基次膦酸铝阻燃PA6体系基础上采用复合一种含磷环氧化合物P-EP，该化合物为多苯环化合物，分子结构中包含具有阻燃作用的磷、氮或硫元素和具有扩链作用的环氧基团，与二乙基次膦酸铝组成复合阻燃剂后，对PA6产生协效阻燃作用，不仅阻燃效果良好，而且环氧基与PA6端基的扩链反应使分子量增加，具有扩链增粘作用，使PA6阻燃性能达到较高等级的前提下力学性能保持较高水平。

为了实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种阻燃扩链尼龙6组合物，按质量百分比计，其原料配方由如下组分组成：85%～85.7%的尼龙6、14%～14.5%的复合阻燃剂、0.1%～0.3%的抗氧剂和0.1%～0.2%的润滑剂；所述复合阻燃剂为二乙基次膦酸铝和含磷环氧化合物P-EP的混合物，其中含磷环氧化合物P-EP在复合阻燃剂中所占质量百分比为7%～22%；所述抗氧剂为酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂；所述润滑剂为硬脂酸或硬脂酸钙；

所述含磷环氧化合物P-EP为4-[[(4-羟苯基)氨基](6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)甲基]苯酚的缩水甘油醚化合物或4,4’-[磺酰基双[4,1-苯撑亚氨基[(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)亚甲基]]]二苯酚的缩水甘油醚化合物。

优选地，所述4-[[(4-羟苯基)氨基](6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)甲基]苯酚的缩水甘油醚化合物（P-PAP-EP）通过以下方法制备：将4-[[(4-羟苯基)氨基](6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)甲基]苯酚（简称P-PAP）、氢氧化钠、乙醇溶剂按摩尔比1:1:25加入带搅拌的反应器中，混合均匀；接着加入环氧氯丙烷，其加入量与P-PAP的摩尔比为9:1，于50℃反应3小时；然后1小时内滴加质量分数为40%的氢氧化钠水溶液，氢氧化钠的加入量与P-PAP的摩尔比为3:1，于60℃反应6小时；反应液冷却后过滤、旋转蒸发、洗涤和干燥，得到P-PAP-EP。