[發(fā)明專利]納米無鹵阻燃聚酰胺-6的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410453878.0
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN104292818A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何丹農(nóng);徐少洪;陳超;張春明;金彩虹
• 申請（專利權(quán)）人: 上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08K7/00;C08K5/3492
• 代理公司: 上海東方易知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 31121
• 代理人: 唐莉莎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米、無鹵阻燃聚酰胺-6（尼龍6）的制備方法。

背景技術(shù)

聚酰胺-6（PA6）是一種重要的工程塑料，在電子電器、汽車和機(jī)械等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，然而聚酰胺-6在燃燒過程中受熱熔融產(chǎn)生熔滴現(xiàn)象較為明顯，熔體強(qiáng)度低，易產(chǎn)生大量的有焰溶滴。在火災(zāi)發(fā)生時，本身放出大量熱量的同時還易引發(fā)二次燃燒。因此，在生產(chǎn)生活的使用中，均需要對PA6進(jìn)行阻燃處理。

目前常用的聚酰胺-6阻燃劑主要有金屬氫氧化物，磷氮類阻燃劑以及氮類阻燃劑等。金屬氫氧化物是一種環(huán)保型阻燃劑，由于其來源豐富，價格低廉，不產(chǎn)生腐蝕性氣體，無毒，環(huán)境友好等特點(diǎn)，被廣泛使用。氫氧化鎂是目前聚酰胺-6最主要的阻燃劑，其使用量超過了50%。磷氮類阻燃劑作為一種新型的無鹵阻燃劑，以其優(yōu)良的阻燃效率得到了人們的廣泛關(guān)注。其在燃燒過程中可以形成多孔膨脹炭層，該炭層能起到隔熱、隔氧、抑煙和防熔滴作用，從而達(dá)到良好的阻燃目的。氮類阻燃劑主要以分解過程中形成氨等不燃性氣體，稀釋和沖淡可燃性氣體或覆蓋于材料表面的作用而阻燃。其主要優(yōu)點(diǎn)是無鹵、低煙、有利于環(huán)境保護(hù)。三聚氰胺氰尿酸鹽（MCA）作為廣泛使用的一種氮系阻燃劑，在尼龍中，可以起到非常優(yōu)異的阻燃性能。

上述三種阻燃方法均能夠達(dá)到無鹵阻燃聚酰胺-6的目的，但由于目前市面上的磷氮類阻燃劑以及氮類阻燃劑均為微米阻燃劑，其顆粒粒徑為微米級別，粒徑過大，且與高分子材料相容性不夠好，利用其阻燃聚酰胺-6會造成力學(xué)性能的下降；而氫氧化鎂阻燃效率不高，添加量需要非常大，會極大影響其力學(xué)性能，這極大限制了聚酰胺-6的使用空間。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種利用納米級三聚氰胺氰尿酸鹽（MCA）對聚酰胺-6進(jìn)行無鹵阻燃的方法。

一種納米無鹵阻燃聚酰胺-6的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

首先稱取100重量份的聚酰胺-6原料，2-20重量份的納米三聚氰胺氰尿酸鹽（MCA）無鹵阻燃劑，0.1-10重量份的抗氧化劑，并將這些原料混合均勻；然后將雙螺桿擠出機(jī)預(yù)熱至185-280℃，將混合均勻的原料加入雙螺桿擠出機(jī)中，控制螺桿轉(zhuǎn)速為100-400r/?min，對產(chǎn)物進(jìn)行造粒即得到納米無鹵阻燃聚酰胺-6。

所述的無鹵阻燃劑納米三聚氰胺氰尿酸鹽（MCA）為長500-800nm、寬100nm的棒狀納米粒子。

所述的抗氧化劑為三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯、2,6-二叔丁基對甲酚、N-環(huán)己基對乙氧基苯胺、三（壬基化苯基)亞磷酸酯、N-異丙基-N-苯基對苯二胺、N-仲辛基N-苯基對苯二胺、辛基化二苯胺、4,4-二(苯基異丙基）二苯胺、正丁醛-苯胺縮合物、2,2-亞甲基雙（4-甲基-6-叔丁基苯酚）、1,3,5-(二叔丁基-4-羥基芐基)均三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)三酮中的一種或其組合。

采用本發(fā)明所述的方法制備無鹵阻燃聚酰胺-6的優(yōu)點(diǎn)在于，由于納米阻燃劑具有更大的表面積，并且納米粒子的表面反應(yīng)活性比微米粒子要大很多，相比較于市面上常用的微米級MCA阻燃劑，納米MCA阻燃劑具有更高的阻燃效率，添加5份納米MCA的阻燃效果可以媲美添加10份微米MCA的聚酰胺-6，可以達(dá)到小劑量阻燃，見圖1；從另一方面來說，微米級的MCA粒徑過大且與高分子材料的相容性不夠好，會嚴(yán)重影響材料的機(jī)械性能，而納米顆粒由于其具有的量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等，對高分子材料的力學(xué)性能較小，可以使這種缺點(diǎn)得到完美解決。

附圖說明

圖1：納米MCA及微米MCA阻燃PA6氧指數(shù)。

具體實施方式

下面通過實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。

實施例一：

首先稱取100重量份的聚酰胺-6原料，5重量份的納米MCA無鹵阻燃劑，0.1重量份的抗氧化劑，并將這些原料混合均勻。然后將雙螺桿擠出機(jī)預(yù)熱至240℃，將混合均勻的原料加入雙螺桿擠出機(jī)中，控制螺桿轉(zhuǎn)速為200r/?min，將產(chǎn)物進(jìn)行造粒即得到無鹵納米阻燃聚酰胺-6。

實施例二：