一种聚酰胺复合材料及其制备方法与流程

本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种聚酰胺复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚酰胺(简称“尼龙”)材料因其优异的综合性能，在各领域有着广泛的应用，其中应用最多的pa6和pa66表现出优异的机械性能和耐热性。但传统的普通尼龙材料也存在一些不足，其玻纤(gf)增强的材料在水环境下很容易吸水，导致产品尺寸稳定性较差，且高温水解、醇解易开裂，难以满足相关领域应用的标准要求。

2、此外，市场上的尼龙多以石油化学法生产制备而成，市场使用率大、消耗高，不符合绿色环保、可持续发展的大趋势，并且随着全球安全环保意识的日益加强，人们对防火安全及制品阻燃的要求越来越高。聚酰胺作为典型的有机高分子材料，氧指数较低，与火焰接触后即可被点燃，燃烧时产生大量火焰熔滴，并释放较多热量和气体。因此，将聚酰胺应用于电子电器、汽车、新能源等具有防火安全要求的产品时，进行阻燃处理是十分必要的步骤。

3、中国专利cn107974076a和cn112194893 b分别提供了一种包含尼龙树脂、聚酮树脂、阻燃剂、阻燃协效剂、相容剂、短切纤维、抗氧剂和润滑剂等的增强阻燃pa6/pok合金材料，该材料的吸水率相较传统pa6增强阻燃材料有所下降，使该材料可以应用于某些湿度较大的领域，但因树脂基体中引入了pok，导致制备的复合材料整体力学性能较差，极大限制了其应用范围。

4、公开号为cn107298855a公开了一种耐水解醇解增强尼龙材料及其制备方法，其采用复配抗水解剂，并选用长碳链尼龙作为基料，但并未涉及到材料的阻燃性能，且长碳链尼龙耐高温性差且某些力学性能较差，不能满足多个领域的需求。

5、因此，现有的聚酰胺复合材料有待改进。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的至少一种缺陷，第一方面，本发明的一种实施方式提供了一种聚酰胺复合材料，其特征在于，以聚酰胺树脂为100重量份计，改性玻璃纤维的添加量为30～300重量份，例如50重量份、100重量份、150重量份、200重量份、250重量份等，复合阻燃剂的添加量为5～50重量份，例如10重量份、15重量份、20重量份、25重量份、30重量份、35重量份、40重量份、45重量份等，耐水解剂的添加量为0.4～2.0重量份，例如0.5重量份、1.0重量份、1.5重量份等，抗氧化剂的添加量为0.8～2.5重量份，例如1.0重量份、1.5重量份、2.0重量份等，润滑剂的添加量为0.8～3.0重量份，例如1.0重量份、1.5重量份、2.0重量份、2.5重量份等，

2、所述聚酰胺树脂包含由单体单元a、b和c衍生的酰胺键合的聚酰胺单元ab和ac，其中单体单元a来自戊二胺和/或己二胺，单体单元b来自对苯二甲酸，单体单元c来自长碳链二元酸。

3、于一些实施方式中，以聚酰胺树脂为100重量份计，改性玻璃纤维的添加量为50～200重量份，复合阻燃剂的添加量为10～40重量份，耐水解剂的添加量为0.6～1.5重量份，抗氧化剂的添加量为1.2～2.0重量份，润滑剂的添加量为1.2～2.4重量份。

4、于一些实施方式中，所述长碳链二元酸是化学式为hooc(ch2)ncooh的二元羧酸，其中n≥8，进而n＝8～16；和/或，所述戊二胺是生物基戊二胺。

5、于一些实施方式中，所述聚酰胺树脂的熔点为200～320℃，例如220℃、240℃、260℃、280℃、300℃等。

6、于一些实施方式中，所述聚酰胺树脂的相对粘度为2.0～2.8，例如2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7等。

7、于一些实施方式中，所述聚酰胺树脂中ab和ac的结构单元的摩尔比为0.5～5.0，例如1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5等。

8、于一些实施方式中，所述改性玻璃纤维的直径为8～15μm，长度为2.0～5.0mm。

9、于一些实施方式中，所述改性玻璃纤维包括由硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种改性的玻璃纤维。

10、于一些实施方式中，所述耐水解剂包括碳化二亚胺和聚碳化二亚胺中的一种或几种。

11、于一些实施方式中，所述复合阻燃剂包括有机次磷酸盐阻燃剂、有机聚磷酸盐阻燃剂和无机阻燃协效剂。

12、于一些实施方式中，所述有机次磷酸盐阻燃剂为含有碳原子数为1～6的烷基和/或芳基且线性或支化的有机次磷酸盐，有机次磷酸盐阳离子选自碱金属、al、zn、fe或ti中的一种或多种的组合，有机次磷酸盐阻燃剂优选为含有碳原子数为1～4的烷基的有机次磷酸盐，有机次磷酸盐阳离子优选为al或zn，进一步优选为二乙基次磷酸铝。

13、于一些实施方式中，所述有机聚磷酸盐阻燃剂包括三聚氰胺多聚磷酸盐。

14、于一些实施方式中，所述无机阻燃协效剂包括超细氢氧化镁、超细氢氧化铝、超细氢氧化铁、超细氢氧化锆、硼酸锌、硼酸钠、硼酸镁、硼酸钙、硼酸钾、硼酸锂中的一种或几种的组合，进一步优选为硼酸锌、超细氢氧化镁、超细氢氧化锆中的一种或几种的组合。

15、于一些实施方式中，所述润滑剂包括高级脂肪醇、脂肪酸酯、高级脂肪酸、脂肪酰胺、石蜡等中的一种或几种，优选n，n-亚乙基双硬脂酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸酰胺中的一种或多种。

16、于一些实施方式中，所述抗氧化剂包括受阻酚类抗氧剂(如245、1010、1098)和亚磷酸酯类抗氧剂(如9228、168)中的一种或几种，优选1098和9228复配。

17、于一些实施方式中，所述复合阻燃剂和所述耐水解剂的质量比为(20～40)：1，例如22：1、24：1、26：1、28：1、30：1、32：1、34：1、36：1、38：1等。

18、于一些实施方式中，所述聚酰胺复合材料的饱和吸水率为0.5～2.0％，优选为0.5～1.5，例如0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％等。

19、于一些实施方式中，所述聚酰胺复合材料的拉伸强度为120～300mpa，优选为130～250mpa，例如140mpa、160mpa、180mpa、200mpa、220mpa、240mpa、260mpa、280mpa等。

20、于一些实施方式中，所述聚酰胺复合材料的弯曲强度为200～350mpa，优选为220～300mpa，例如220mpa、240mpa、260mpa、280mpa、300mpa、320mpa、340mpa等。

21、于一些实施方式中，所述聚酰胺复合材料的简支梁冲击强度为5～50kj/m2，优选为5.5～40kj/m2，例如10kj/m2、15kj/m2、20kj/m2、25kj/m2、30kj/m2、35kj/m2、40kj/m2、45kj/m2等。

22、于一些实施方式中，所述聚酰胺复合材料的阻燃性为ul94 0.8mm至少达到v1级别。

23、于一些实施方式中，所述聚酰胺复合材料的80℃水煮96h后，拉伸强度为110～280mpa，优选为130～250mpa，例如120mpa、140mpa、160mpa、180mpa、200mpa、220mpa、240mpa、260mpa等，弯曲强度为180～320mpa，优选为210～250mpa，例如200mpa、220mpa、240mpa、260mpa、280mpa、300mpa等。

24、于一些实施方式中，所述聚酰胺复合材料的80℃水煮288h后，拉伸强度为100～250mpa，优选为120～210mpa，例如120mpa、140mpa、160mpa、180mpa、200mpa、220mpa、240mpa等，弯曲强度为150～280mpa，优选为200～250mpa，例如120mpa、140mpa、160mpa、180mpa、200mpa、220mpa、240mpa、260mpa等。

25、于一些实施方式中，所述聚酰胺复合材料的双85 2000h拉伸强度保持率为50～70％，优选为60～70％，例如55％、60％、65％等。

26、于一些实施方式中，所述聚酰胺复合材料的热变形温度温度为200～280℃，优选为230～280℃，例如220℃、240℃、260℃等。

27、在本发明的第二个方面，本发明提供了一种制备第一方面所描述的聚酰胺复合材料的制备方法，所述方法包括：在挤出机的主喂料口加入聚酰胺树脂，在第一侧喂料口中加入阻燃剂、抗氧剂、耐水解剂和润滑剂，在第二侧喂料口中加入改性玻璃纤维，熔融挤出，冷却，切粒，得到聚酰胺复合材料。

28、于一些实施方式中，所述熔融挤出装置为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为(40-50)：1，挤出机螺筒温度为200-350℃，螺杆转速为200-500rpm，产能为20-50kg/h。

29、于一些实施方式中，所述冷却的装置为降温水槽或风冷传送带，优选风冷传送带。

30、本发明的有益效果为：

31、(1)本发明的聚酰胺复合材料具有吸水率低、耐高温、耐水解、阻燃性好、力学性能优异、双85处理保持率高等的特点，可极大拓宽生物基聚酰胺在多个领域中的应用，包括电子电气、新能源储能端板、隔热条等；

32、(2)本发明的聚酰胺复合材料中可以不加或仅加入少量的无卤阻燃体系、不加或仅加入少量的耐水解剂，就能达到优异的耐水解性能、防火阻燃性能及力学性能，使其能够满足不同塑料制品的需求。