[发明专利]一种新型磷氮系无卤阻燃尼龙6及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于通过熔融共混的方式制备阻燃复合材料的的技术领域，具体涉及一种新型磷氮系无卤阻燃尼龙6及其制备方法。

背景技术

尼龙6是一种常用的工程塑料，20世纪30年代由美国杜邦公司开发应用，具有强度高、耐油、耐磨、耐化学腐蚀性等诸多优良性能，广泛应用于汽车制造业、电子工业、航空工业等领域；但尼龙6作为一种有机高分子材料其自身易燃烧，极限氧指数(LOI)相对较低(一般低于24％)，且燃烧时易滴落，容易引起二次燃烧，因此在应用时需要对尼龙6进行阻燃处理。

为了提高尼龙6的应用范围，人们开发出多种高效环保的无卤阻燃剂，其中科莱恩公司开发的无卤阻燃剂二乙基次膦酸铝已被广泛的使用，美国专利(公告号：US7294661)介绍了一种将二乙基次膦酸铝应用于阻燃尼龙材料的方法，然而该类阻燃剂生产成本高，难以满足国内市场的需求。

随后人们开发了二乙基次膦酸铝与含氮阻燃剂复合使用的方法，美国专利(公告号：US7449508)提到了一种阻燃尼龙材料的制备，采用二乙基次膦酸铝与有机含氮协效剂复配使用，添加到尼龙材料中制备了阻燃尼龙材料，其中不仅因为二乙基次膦酸铝的使用量大成本高，而且其中加入有机含氮阻燃剂，使其阻燃效率不足，热稳定性欠佳，且在燃烧时容易产生熔滴，无法满足工业使用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型磷氮系无卤阻燃尼龙6及其制备方法，采用二乙基次膦酸铝与大分子成炭剂复配使用，并联合偶联剂、抗氧剂按照一定的质量比例与尼龙6树脂混合均匀制成的新型磷氮系无卤阻燃尼龙6其阻燃性能好，且在燃烧时不产生熔滴，且燃烧过后会形成致密的残炭。

本发明的目的是这样实现的，一种新型磷氮系无卤阻燃尼龙6及其制备方法，包括两个步骤：

第一步，将二乙基次膦酸铝、大分子成炭剂、偶联剂、抗氧剂与尼龙6树脂混合，搅拌均匀；第二步，将第一步得到的混合物采用高温熔融共混的方法，制得磷氮系无卤阻燃尼龙6。

本发明提供的一种新型磷氮系无卤阻燃尼龙6及其制备方法中，不使用有机含氮阻燃剂，使用的大分子成炭剂热稳定性高，符合尼龙6的加工条件，将该大分子成炭剂加入到尼龙6树脂中，二乙基次膦酸铝与大分子成炭剂复配，提高了复合材料的热稳定性及阻燃效果，而且有效降低了二乙基次膦酸铝的使用量，节约了成本。

通过本发明提供的方法制成的磷氮系无卤阻燃尼龙6，在燃烧时不产生熔滴，而且燃烧过后会形成致密的残炭。在本发明中，当尼龙6材料中助剂的总添加量为12wt.％时，复合材料的极限氧指数(LOI)大于36.0％,UL94垂直燃烧通过V-0级别。

进一步地，所述大分子成炭剂为：三聚氯氰和乙二胺或一缩乙二胺反应所合成的三嗪线性、树形以及超支化型大分子中的一种或几种。

进一步地，所述偶联剂为：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

进一步地，所述抗氧剂为：四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸]季戊四醇酯、或1,1,3三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷。

进一步地，第一步中：按质量百分比计，所述原料的加入量如下：

二乙基次膦酸铝 3-20％；

大分子成炭剂 2-20％；

偶联剂 0.5-2％；

抗氧剂 0.5-2％；

尼龙6树脂 60-95％。

进一步地，按质量百分比计，所述原料的加入量如下：

二乙基次膦酸铝 8-15％；

大分子成炭剂 5-12％；

偶联剂 1-1.2％；

抗氧剂 0.8-1.5％；

尼龙6树脂 75-80％。

进一步地，第一步中：将所述原料混合、搅拌均匀时，控制体系温度为20-70℃，搅拌时间为0.1-2h。

进一步地，第二步中：所述高温熔融的温度为200-260℃。

进一步地，第二步中：所述高温熔融的温度为220-240℃。

进一步地，第二步中：所述高温熔融共混之后，还包括：继续进行冷却、吹干、切粒、烘干后，得到磷氮系无卤阻燃尼龙6。

本发明还保护一种新型磷氮系无卤阻燃尼龙6，采用上述任一方法制备而成。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子对本发明做进一步的详细描述。

一种新型磷氮系无卤阻燃尼龙6及其制备方法，包括两个步骤：