[發明專利]一種高阻燃性聚酰胺

有效

• 申請號: 201110223494.6
• 申請日: 2011-08-05
• 公開（公告）號: CN102321362A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 趙斌;陳力;王玉忠;胡志;龍家偉;邵明峰
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L77/00
• 分類號: C08L77/00;C08K13/04;C08K7/14;C08K5/5313;C08K5/3492;C08L77/02;C08L77/06
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 唐麗蓉

技術領域

本發明屬于阻燃聚酰胺技術領域，具體涉及一種主要基于支鏈烷基次膦酸鹽復合含氮阻燃劑所形成的高阻燃性聚酰胺或其玻纖增強的高阻燃性聚酰胺。

背景技術

聚酰胺俗稱尼龍(Nylon)，英文名稱Polyamide(PA)，而聚酰胺6和聚酰胺66是其中兩個最重要的品種。雖然聚酰胺因具有良好的機械性能、耐化學藥品、耐油以及良好的電絕緣性而成為了電子電氣工業和汽車工業的首選材料，但由于現在這些領域對材料的阻燃性能要求都很高，而聚酰胺及其玻纖增強的聚酰胺產品的阻燃性都很差，其氧指數只有22％，未經玻纖增強的聚酰胺6即便厚度達到3.2mm，垂直燃燒時熔滴嚴重只能達到UL-94?V-2級，而玻纖增強后的聚酰胺6由于燈芯效應，其厚度即便達到3.2mm，UL-94測試等級為無級，因而極大地限制了聚酰胺產品的更廣泛應用。

通常，解決這一問題的做法是在其中添加阻燃劑，包括添加鹵系阻燃劑、紅磷、無機氫氧化物等阻燃劑。然而，這些阻燃劑存在明顯的缺點，例如在火災事故中，含鹵素的阻燃劑會釋放毒性和腐蝕性化合物如二噁英或鹵化氫；紅磷本身在燃燒過程中釋放出劇毒的磷化氫并且顏色問題使其難以應用于聚酰胺阻燃；無機氫氧化物阻燃劑效率低下，需要添加50％重量份以上才可達到阻燃要求，而如此大的添加量嚴重破壞了制品的機械性能。為了解決這些阻燃劑所固有的的毒性、安全、低效等問題，CN1926192A公開了用無機次磷酸鋁阻燃劑對聚酰胺6的阻燃，雖然該阻燃劑的添加量控制在20％重量份左右也取得了良好的阻燃效果，但其自身亦存在毒性(燃燒中釋放膦)以及耐高溫性差，遇明火易燃的缺陷，并且在燃燒中主要是含磷物質的凝聚相作用于阻燃，對材料氧指數的貢獻甚微。德國科萊恩公司于CN1660857A中公開的二烷基次膦酸鹽阻燃劑，這一阻燃劑雖在聚酯、聚酰胺體系中取得了良好的阻燃效果，然而該文獻所實際使用的二烷基次膦酸鹽主要為二乙基次膦酸鹽以及甲基乙基次膦酸鹽，而這類次膦酸鹽制備需要耐高壓反應釜等復雜裝置和工藝，成本較高。另外，由于該類直鏈烷基取代的次膦酸鹽熱分解溫度相對于特定的聚酰胺品種來說偏高，因而會影響了其對聚合物的阻燃效率，雖然該專利實施例中公布的部分具體產品可以通過UL?94?V-0等級，但并沒有指明其測試厚度，同事亦缺乏材料具體的氧指數數據。CN101010372公開了使用異丁基次膦酸鋁阻燃PBT、尼龍以及其玻纖增強產品，該阻燃劑相對于CN1660857A報道的直鏈烷基取代次膦酸鹽相比，其熱穩定性較低，在400℃之前可大部分揮發，與聚酰胺6等熱降解溫度范圍更為匹配，因而使其在阻燃材料中產生了較好的阻燃效果。然而從其實施例中可看到，當只單純添加該阻燃劑時僅能使材料通過1/16英寸的V-0等級，并且沒有給出常規的阻燃效果說明——氧指數的測試數據。同時該阻燃劑制備工藝復雜，所得材料成本較高，不利于擴大生產。

發明內容

本發明目的是針對現有技術存在的問題，首先提供一種用含氮含磷化合物與具有特殊揮發度的支鏈烷基次膦酸鹽進行復配，并配合無機粒子或者金屬氧化物作為協效劑阻燃的高阻燃性聚酰胺。

本發明一種高阻燃性聚酰胺，該高阻燃性聚酰胺按質量分數計是由以下組分經熔融共混制得：

其中支鏈烷基次膦酸鹽與三聚氰胺衍生物的質量分數之比為2∶1～4∶1，或三聚氰胺衍生物的質量分數為0，且該高阻燃性聚酰胺的氧指數為27.3～32.2％，1.6mm厚試樣的垂直燃燒UL-94為V-0，0.8mm厚試樣的垂直燃燒UL-94為NR～V-0。

上述高阻燃性聚酰胺中所含的聚酰胺為聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺46、聚酰胺610或聚酰胺1010中的任一種，優選聚酰胺6或聚酰胺66。

上述高阻燃性聚酰胺中所含的支鏈烷基次膦酸鹽為以下結構通式中的任一種：

式中，R₁為C₄～C₆的支鏈烷基，優選其中的(CH₃)₂CHCH₂-；R₂為H、芳基、羥甲基或C₄～C₆的支鏈烷基，優選其中的C₆H₅-、-CH₂OH或(CH₃)₂CHCH₂-；M為元素周期表第2或第3主族或副族中的金屬離子，優選其中的Al離子；m為所選金屬離子的鍵合數，m＝1-3的整數，優選m＝3。