一种高CTI、高GWIT阻燃增强PA6/PPO材料的制作方法

一种高cti、高gwit阻燃增强pa6/ppo材料
技术领域
1.本发明属于工程塑料合金材料技术领域，具体涉及一种高cti、高gwit阻燃增强pa6/ppo材料。


背景技术：

2.聚酰胺是一种大规模生产、应用的聚合物，由于其特殊的机械性能、耐溶剂性能、耐热性能、相容性等，不仅用于电子电气、建筑材料、轨道交通、家用电器等领域，还用于其它各种目的。其中，最为广泛使用的聚酰胺种类是pa6（聚己内酰胺）和pa66（聚己二酰己二胺）。在工程塑料应用方面，pa6虽然不能完全替代pa66，但pa6具有更高的性价比，通过对pa6进行阻燃、增强、增韧等改性技术，提高材料的阻燃性能、gwit和cti等性能，可以广泛应用于低压电子电器行业。
3.pa/ppo合金作为非相容性合金的代表，是继ppo/ps合金后发展最快，品种最多的合金。聚苯醚树脂具有优良的耐热性、机械性能、电性能、尺寸稳定性及耐水性，然而ppo/ps合金的耐有机溶剂和耐油性差，限制了ppo的用途；pa的耐有机溶剂性和耐油性较好，有较高的耐磨性，但是易吸水，尺寸稳定性和高负荷下耐热变形性较差，将以上两种树脂共混制成合金可以弥补相互的缺点。通过选择pa/ppo合金合适的相容剂，可以改善二者之间的相容性，有效防止制品中pa与ppo相互剥离。改进了相容性的pa/ppo合金兼具两者的优点。合金热变形温度高、尺寸稳定性好，具有很高的精度，加工性能良好，在低温下其韧性、耐化学药品性仍很好，可以广泛用于低压电子电容器外壳、负载断路开关、塑壳断路器等电子电器领域的产品。
4.近年来，应用于电子电气行业的无卤阻燃pa工程塑料的研究越来越受关注。pa66由于具有高的耐热温度、力学性能和尺寸稳定性，对其阻燃研究最多。但是由于pa66树脂合成受原料己二腈短缺的影响，其价格一直居高不下。基于上述缺陷，这就需要开发一种兼顾材料的低成本、阻燃性和相容性，且力学性能优良、高cti、高gwit的pa6/ppo材料，以期满足电子电器特别是长期无人值守电器的苛刻阻燃要求。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：针对上述缺陷，本发明提供一种高cti、高gwit阻燃增强pa6/ppo材料，价格低廉，阻燃性能好，相容性高，具有良好的力学性能和gwit-850℃，cti-350v的效果，可应用于无人值守的低压电子电器行业。
6.本发明解决其技术问题采用的技术方案如下： 一种高cti、高gwit阻燃增强pa6/ppo材料，包括以下重量百分比含量的原料：
所述高cti、高gwit阻燃增强pa6/ppo材料的制备方法包括以下操作步骤，步骤1，称重，按照上述重量百分比分别称取聚己内酰胺pa6、聚苯醚ppo、复配阻燃剂、相容剂、增韧剂、润滑剂、复配抗氧剂、无碱短切纤维，待用；步骤2，混合制备，将上述称重后的聚己内酰胺pa6、聚苯醚ppo、复配阻燃剂、相容剂、增韧剂、润滑剂、复配抗氧剂加入至高混机内，混合4-6分钟，出料得到混合物a；采用双螺杆挤出机挤出造粒，混合物a从双螺杆挤出机的主喂料口下料，无碱短切纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口下料，进行挤出造粒获得高cti、高gwit阻燃增强pa6/ppo材料。
7.进一步的，所述聚己内酰胺pa6相对粘度为2.43
±
0.03，所述聚苯醚ppo的特性粘度为0.40
±
0.02 di/g。
8.进一步的，所述复配阻燃剂为以下重量百分比含量的原料组分组成：有机次膦酸盐类无卤阻燃剂（op1240）75%，聚磷酸三聚氰胺（mpp）25%。
9.进一步的，所述相容剂是为马来酸酐接枝聚苯醚（mah-g-ppo）。
10.更进一步的，所述马来酸酐接枝聚苯醚的制备方法为：所述马来酸酐接枝聚苯醚的制备方法为：将马来酸酐与聚苯醚加入双螺杆挤出机中，熔融共混改性。
11.进一步的，所述增韧剂是氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（sebs）。
12.进一步的，所述润滑剂是共聚物和珠状或薄片状蜡的混合物（p130）。
13.进一步的，所述的复配抗氧剂是主抗氧剂、辅助抗氧剂按照质量比1:1的共混物。
14.进一步的，所述的无碱短切纤维是表面经过处理的无碱短切玻纤。
15.进一步的，所述双螺杆挤出机的加工温度为260~280 ℃，螺杆转速240~360 r/min。
16.本发明的有益效果是：1、本发明采用环保型无卤阻燃剂的复配体系，同时pa6/ppo合金兼顾了材料的低成本性，材料的gwit值提高了50~100 ℃，能够通过850℃灼热丝；cti值从275 v提高至350 v，可以广泛应用于低压电子电容器外壳、负载断路开关、塑壳断路器等电子电器领域的产品。
17.2、通过选用熔融共混制备的相容剂（mah-g-ppo），相比于市售产品，本发明的pa6/ppo材料的力学性能普遍提高了6~8%，树脂基体之间的相容性得到了明显的提升。
具体实施方式
18.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实例，对本发明进
行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.一种高cti、高gwit阻燃增强pa6/ppo材料，包括以下重量百分比含量的原料：所述高cti、高gwit阻燃增强pa6/ppo材料的制备方法包括以下操作步骤，步骤1，称重，按照上述重量百分比分别称取聚己内酰胺pa6、聚苯醚ppo、复配阻燃剂、相容剂、增韧剂、润滑剂、复配抗氧剂、无碱短切纤维，待用；步骤2，混合制备，将上述称重后的聚己内酰胺pa6、聚苯醚ppo、复配阻燃剂、相容剂、增韧剂、润滑剂、复配抗氧剂加入至高混机内，混合4-6分钟，出料得到混合物a；采用双螺杆挤出机挤出造粒，混合物a从双螺杆挤出机的主喂料口下料，无碱短切纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口下料，进行挤出造粒获得高cti、高gwit阻燃增强pa6/ppo材料，具体的，混合物a与无碱短切纤维在双螺杆挤出机中熔融挤出后冷却成型，切粒，得到pa6/ppo合金材料。
20.作为本发明优选的方案，所述聚己内酰胺pa6相对粘度为2.43
±
0.03，所述聚苯醚ppo的特性粘度为0.40
±
0.02 di/g。
21.作为本发明优选的方案，所述复配阻燃剂为以下重量百分比含量的原料组分组成：有机次膦酸盐类无卤阻燃剂（op1240）75%，聚磷酸三聚氰胺（mpp）25%。
22.作为本发明优选的方案，所述相容剂是为马来酸酐接枝聚苯醚（mah-g-ppo）。
23.作为本发明优选的方案，所述马来酸酐接枝聚苯醚的制备方法为：所述马来酸酐接枝聚苯醚的制备方法为：将马来酸酐与聚苯醚加入双螺杆挤出机中，熔融共混改性。所述双螺杆挤出机的螺杆长度l和螺杆直径d比为25-50。
24.作为本发明优选的方案，所述增韧剂是氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（sebs）。
25.作为本发明优选的方案，所述润滑剂是共聚物和珠状或薄片状蜡的混合物（p130）。
26.作为本发明优选的方案，所述的复配抗氧剂是主抗氧剂、辅助抗氧剂按照质量比1:1的共混物。
27.作为本发明优选的方案，所述的无碱短切纤维是表面经过处理的无碱短切玻纤。
28.作为本发明优选的方案，所述双螺杆挤出机的加工温度为260~280 ℃，螺杆转速240~360 r/min，例如260℃、265℃、270℃、275℃或280℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；螺杆转速设定为240rpm-360rpm，例如240rpm、
250rpm、280rpm、300rpm、320rpm、330rpm、340rpm或360rpm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
29.本发明实施例和对比例所用原料来源如下，但不限于下面原料：聚酰胺树脂：pa6，牌号为yh400，湖南岳化化工有限公司；聚苯醚树脂：ppo，牌号为lxr040，芮城蓝星化工；有机次膦酸盐类无卤阻燃剂：牌号为op1240，科莱恩；聚磷酸三聚氰胺：mpp，青岛欧普瑞新材料有限公司；马来酸酐接枝ppo-1：牌号为kt-24，沈阳科通塑胶有限公司；马来酸酐接枝ppo-2：牌号为fb820，佳易容聚合物（上海）有限公司；马来酸酐接枝ppo-3：牌号为jw-06，自制；增韧剂：sebs，牌号为g1651，美国科腾；润滑剂：牌号为p130，布吕格曼；主抗氧剂：1098，德国巴斯夫；辅助抗氧剂：168，德国巴斯夫；短切无碱玻纤：牌号为ecs10-3.0-t435tm，泰山玻璃纤维有限公司。
30.实施例1本实施例提供了一种高cti、高gwit阻燃增强pa6/ppo材料，包括以下重量百分比含量的原料：聚己内酰胺pa6含量36.8%、聚苯醚ppo含量15.6%，复配阻燃剂中的有机次膦酸盐类无卤阻燃剂含量7.8%，聚磷酸三聚氰胺含量2.6%，马来酸酐接枝ppo-3含量4.2%，氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物含量2.0%，润滑剂共聚物和珠状或薄片状蜡的混合物含量0.6%，复配抗氧剂中的主抗氧剂含量0.2%，辅助抗氧剂0.2%，短切无碱玻纤含量30%。
31.所述高cti、高gwit阻燃增强pa6/ppo材料的制备方法包括以下操作步骤，步骤1，称重，按照上述重量百分比分别称取聚己内酰胺pa6、聚苯醚ppo、复配阻燃剂、相容剂、增韧剂、润滑剂、复配抗氧剂、无碱短切纤维，待用；步骤2，混合制备，将上述称重后的聚己内酰胺pa6、聚苯醚ppo、复配阻燃剂、相容剂、增韧剂、润滑剂、复配抗氧剂加入至高混机内，混合4-6分钟，出料得到混合物a；采用双螺杆挤出机挤出造粒，混合物a从双螺杆挤出机的主喂料口下料，无碱短切纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口下料，进行挤出造粒获得高cti、高gwit阻燃增强pa6/ppo材料，具体的，混合物a与无碱短切纤维在双螺杆挤出机内熔融挤出，螺筒温度为260~280 ℃，螺杆转速240~360 rpm，冷却成型，切粒，得到pa6/ppo合金材料。
32.实施例2本实施例提供了一种高cti、高gwit阻燃增强pa6/ppo材料，包括以下重量百分比含量的原料：聚己内酰胺pa6含量36.8%、聚苯醚ppo含量15.6%，复配阻燃剂中的有机次膦酸盐类无卤阻燃剂含量7.8%，聚磷酸三聚氰胺含量2.6%，马来酸酐接枝ppo-1含量4.2%，氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物含量2.0%，润滑剂共聚物和珠状或薄片状蜡的混合物含量0.6%，复配抗氧剂中的主抗氧剂含量0.2%，辅助抗氧剂0.2%，短切无碱玻纤含量30%。
33.其制备方法与实施例1相同，再次不做赘述。
34.实施例3本实施例提供了一种高cti、高gwit阻燃增强pa6/ppo材料，包括以下重量百分比
含量的原料：聚己内酰胺pa6含量36.8%、聚苯醚ppo含量15.6%，复配阻燃剂中的有机次膦酸盐类无卤阻燃剂含量7.8%，聚磷酸三聚氰胺含量2.6%，马来酸酐接枝ppo-2含量4.2%，氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物含量2.0%，润滑剂共聚物和珠状或薄片状蜡的混合物含量0.6%，复配抗氧剂中的主抗氧剂含量0.2%，辅助抗氧剂0.2%，短切无碱玻纤含量30%。
35.其制备方法与实施例1相同，再次不做赘述。
36.对比例1本实施例提供了一种高cti、高gwit阻燃增强pa6/ppo材料，包括以下重量百分比含量的原料：聚己内酰胺pa66含量50%、复配阻燃剂中的有机次膦酸盐类无卤阻燃剂含量9%，聚磷酸三聚氰胺含量9%，马来酸酐接枝聚苯醚含量1.5%，润滑剂共聚物和珠状或薄片状蜡的混合物含量0.25%，复配抗氧剂中的主抗氧剂含量0.1%，辅助抗氧剂0.15%，短切无碱玻纤含量30%。
37.其制备方法与实施例1相同，再次不做赘述。
38.对比例2聚己内酰胺pa6含量50%、复配阻燃剂中的有机次膦酸盐类无卤阻燃剂含量9%，聚磷酸三聚氰胺含量9%，马来酸酐接枝聚苯醚含量1.5%，润滑剂共聚物和珠状或薄片状蜡的混合物含量0.25%，复配抗氧剂中的主抗氧剂含量0.1%，辅助抗氧剂0.15%，短切无碱玻纤含量30%。
39.其制备方法与实施例1相同，再次不做赘述。
40.上述实施例重量百分数详见表1，对比例重量百分数详见表2：表1：实施例1-3中各原料配方原料名称实施例1实施例2实施例3pa636.836.836.8ppo15.615.615.6op12407.87.87.8mpp2.62.62.6kt-24\4.2\fb820\\4.2jw-064.2\\sebs2.02.02.0p1300.60.60.610980.20.20.21680.20.20.2s-gf303030表2：对比例1-2中各原料配方原料名称对比例1对比例2pa6\50pa6650\op124099mpp99
mah-g-poe1.51.5p1300.250.2510980.10.11680.150.15s-gf3030实施例和对比例中pa6/ppo材料进行如下测试：采用iso标准，对实施例1-3、对比例1-2制备得到的材料进行性能测试，测试结果如表3所示。
41.表3：实施例1-3和对比例1-2中合金材料的性能测试结果测试项目实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2拉伸强度/mpa153144142151126弯曲强度/mpa216208206204189缺口冲击强度/kj
·
m-212.09.610.8810.9非缺口冲击强度/kj
·
m-242.531.632.13950.3阻燃性/1.6mm(ul94)v-0v-0v-0v-0v-0gwit/℃850825850700725cti/v350350350300250由表3可知，本发明采用无卤阻燃复配体系，当复配阻燃剂添加量为10.4 %时，材料的阻燃性能达到了1.6 mm v-0级别，gwit达到了850 ℃，cti达到了350v，同时玻纤增强pa6/ppo的力学性能也较常规玻纤增强pa6优异。
42.本发明pa6/ppo材料的gwit值及cti值较高，阻燃效果较好，合金材料环保，综合性能优良，可以广泛应用于无人值守的低压电子电容器外壳、负载断路开关、塑壳断路器等电子电器领域的产品。
43.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明专利技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明专利的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。