一种硅/磷协同阻燃聚酰胺树脂转让专利
申请号 : CN202011304850.2
文献号 : CN112300570B
文献日 : 2021-10-08
发明人 : 李定华 , 冯海生 , 杨荣杰
申请人 : 北京理工大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种硅/磷协同阻燃聚酰胺树脂,其特征在于:由聚酰胺50%~98%,POSS 0.1%~
2.5%,有机次膦酸盐1%~7.5%以及抗氧剂0.1%~2%组成;该阻燃聚酰胺树脂受到倍半硅氧烷POSS和有机次膦酸盐高效协同作用,提高聚酰胺树脂的成炭性,降低基体的热释放速率、烟释放量;
所述的有机次膦酸盐选自二乙基次膦酸铝,二丙基次膦酸铝,异丁基次膦酸铝,二辛基次膦酸铝中的一种或几种;
所述的POSS包括十苯基POSS和/或八苯基POSS,其中所述的十苯基POSS如式A所示:所述的八苯基POSS如式B所示:
2.如权利要求1所述的一种硅/磷协同阻燃聚酰胺树脂,其特征在于:还包括添加玻璃纤维,添加的玻璃纤维不高于40%。
3.如权利要求1或2所述的一种硅/磷协同阻燃聚酰胺树脂,其特征在于:还包括添加抗滴落剂,添加的抗滴落剂不高于0.5%。
4.如权利要求1或2所述的一种硅/磷协同阻燃聚酰胺树脂,其特征在于:所述的聚酰胺选自PA6,PA66,PA11,PA1212,PA46,PA610,PA612,PA1010中的一种或几种的混合物;所述的抗氧剂选自抗氧剂168,抗氧剂1010,抗氧剂1076,抗氧剂1098,抗氧剂245,抗氧剂CA,抗氧剂445,抗氧剂PEPQ其中的一种或几种。
5.如权利要求4所述的一种硅/磷协同阻燃聚酰胺树脂,其特征在于:所述的聚酰胺为PA6,PA66其中的一种或二者的混合物;所述的有机次膦酸盐为二乙基次膦酸铝,二丙基次膦酸铝中的一种或两种;所述的抗氧剂为抗氧剂168,抗氧剂1010,抗氧剂1098,抗氧剂1076中的一种或几种。
6.如权利要求3所述的一种硅/磷协同阻燃聚酰胺树脂,其特征在于:所述的抗滴落剂为聚四氟乙烯。
7.如权利要求2所述的一种硅/磷协同阻燃聚酰胺树脂,其特征在于:所述的玻璃纤维为长玻璃纤维。
说明书 :
一种硅/磷协同阻燃聚酰胺树脂
技术领域
背景技术
性,耐磨性,耐疲劳性,耐溶剂性,聚酰胺树脂被广泛的应用于电子电器、汽车、机械设备、日
常用品等领域。
级,并在燃烧过程中产生大量熔滴,属于可燃材料。在电子电器,机械设备等领域,由于会出
现电线短路、漏电、电弧、电火花等引起火灾的危险隐患,因此,赋予聚酰胺材料优异的阻燃
性能成为人们关注的热点问题。
上出台了一系列强制性的环保法规,限制了卤系阻燃剂的使用;(2)氮系阻燃剂,是以三聚
氰胺及其衍生物为主,MCA、MPP为代表,但二者添加量大且与聚酰胺树脂存在相分离现象,
难以混合均匀,导致基体力学性能下降严重;(3)无机阻燃剂,是以氢氧化镁、氢氧化铝为代
表,虽然此类阻燃剂无环境污染、成本低,但阻燃效率低,添加量大,与聚酰胺基体相容性
差,力学性能下降明显,严重制约了此类阻燃剂在高性能聚酰胺制品中的应用;(4)磷系阻
燃剂,是以有机次膦酸盐类为主,有机次膦酸盐受热后,释放惰性自由基能够抑制火焰的蔓
延和发展,但在真实火灾场景中,由于火焰对材料的持续炙烤,气相阻燃作用很快会失效,
热释放速率、总热释放量的抑制效果不理想(Polymers期刊2019年,11期,文献号74;
Polymers for advanced technologies期刊2018年,29卷,3期,1068‑1077),甚至由于磷元
素的存在导致基体燃烧的产烟量增大,对人们火场逃生帮助不大。
发明内容
放速率、烟释放量,争取更多火灾疏散时间;本发明提供的阻燃聚酰胺树脂具有添加量少,
制备方法简单,优异的力学性能,高效的成炭阻燃性能,低热释放速率和低产烟量等优点。
受到倍半硅氧烷POSS和/有机次膦酸盐高效协同作用,提高聚酰胺树脂的成炭性,降低基体
的热释放速率、烟释放量。
树脂在使用过程中的光老化,也可以添加色母粒,以满足材料美观性的需要。本发明的阻燃
聚酰胺也可以不添加玻璃纤维、抗滴落剂,可根据需求选择性添加。
机熔融共混,破碎造粒。加入方式可以将物料预混均匀后一并加入到共混设备中;使用密炼
机或开炼机也可以先将聚酰胺熔融后,加入其它物料共混。
机理和凝聚相阻燃机理相互配合的原则,选取有机次膦酸盐与POSS协效阻燃聚酰胺:一方
面,有机次膦酸盐部分裂解气可以继续发挥气相淬灭阻燃作用;另一方面,有机次膦酸盐的
热解产物与POSS协同,含磷碎片与硅、碳等元素进一步的交联,促进了聚酰胺的成炭,二者
协同发挥凝聚相阻燃的作用,同时,POSS中苯环的分解消耗了一部分热量,使树脂分解速率
放缓,生成的二氧化硅颗粒迁移到树脂表面,同样具有阻隔作用和一定的抗熔滴作用。由于
POSS与有机次膦酸盐对聚酰胺的高效成炭作用,热释放速率峰值、产烟量明显降低,与相同
阻燃剂添加量的有机次膦酸盐/聚酰胺体系相比,热释放速率峰值降低50%以上,总烟释放
量降低30%以上。
2
量热仪热释放速率峰值210~420kW/m,火灾危险性大幅降低。
阻燃性能的前提下,降低有机次膦酸盐添加量,减少酸性。
附图说明
具体实施方式
杆挤出机转速50r/min(德国Brabender反应型挤出机,螺杆直径20mm),温度设置:一区245
℃,二区245℃,三区250℃,四区250℃,五区250℃,机头温度245℃。将预先混合均匀的原料
添加到双螺杆挤出机中,冷却,切粒,注塑出被测样品。LOI为29.3%,UL94 V‑0级,热释放速
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率峰值810.4kW/m,总烟释放量1805m/m,缺口冲击强83.2J/m。
抗氧剂1076(巴斯夫公司),在90℃真空烘箱中干燥5小时备用,双螺杆挤出机转速50r/min
(德国Brabender反应型挤出机,螺杆直径20mm),温度设置:一区245℃,二区245℃,三区250
℃,四区250℃,五区250℃,机头温度245℃。将预先混合均匀的原料添加到双螺杆挤出机
中,冷却,切粒备用,注塑机温度设置:一区250℃,二区255℃,三区255℃,四区255℃,五区
250℃,注射压力80MPa,冷却时间12秒,注塑出标准测试样进行测试(极限氧指数LOI参照标
准ASTMD2863,UL94测试标准参照ANSL/UL‑94‑2009,锥形量热仪测试标准参照ISO 5660,冲
击强度测试参照ASTM D 6110‑06)。LOI为32.3%,UL94 V‑0级,热释放速率峰值310.2kW/
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m ,与对比例相比热释放速率峰值降低61.7%,总烟释放量为1213m/m ,降低32.8%,缺口
冲击强度91.2J/m。
公司),5g抗滴落剂(北京理工阻燃科技有限公司),在90℃真空烘箱中干燥5小时备用,密炼
机转速40r/min(上海科创XSS‑300),温度280℃。将预先混合均匀的原料添加到密炼机共
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混,压片备用。LOI为34.0%,UL94 V‑0级,热释放速率峰值321.2kW/m ,总烟释放量为935m/
2
m,缺口冲击强度93.2J/m。
公司),2g抗氧剂168(巴斯夫公司),5g光稳定剂770(南京经天纬化工有限公司)加工方法、
2
测试方法及设备型号同实施例1。LOI为31.3%,UL94 V‑0级,热释放速率峰值335.2kW/m ,
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总烟释放量1157m/m,缺口冲击强度98.2J/m。
抗氧剂168(巴斯夫供公司),4g抗氧剂1076(巴斯夫公司),3g抗滴落剂(北京理工阻燃科技
有限公司),加工方法、测试方法及设备型号同实施例1。LOI 30.9%,UL94 V‑0级,热释放速
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率峰值340.8kW/m,总烟释放量1317m/m,缺口冲击强度97.9J/m。
替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书所限
定的保护范围为准。