[發明專利]一種含磷共聚尼龍及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811234498.2
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN111087796B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 林云志;周波;謝豐鳴
• 申請（專利權）人: 今創景新材料科技（上海）有限公司
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08L85/02
• 代理公司: 上海市錦天城律師事務所 31273
• 代理人: 劉民選

本發明提供了一種含磷共聚尼龍及其制備方法和應用，將尼龍與聚膦酸酯熔融混合，在促進劑的存在下發生交換反應制備含磷尼龍。在尼龍聚合過程中引入大分子型的含膦組分，最大限度地改善體系的相容性、降低共混改性中易于出現的問題，降低阻燃劑的用量，可顯著提高尼龍的阻燃性和可紡性，且此方法工藝簡單，易于大規模生產，更適于在紡絲纖維領域、電線電纜、3D打印領域的應用。

技術領域

本發明涉及一種含磷共聚尼龍及其制備方法和應用，特別地，涉及通過融混法制備可成纖的含磷阻燃抗滴落尼龍材料。

背景技術

聚酰胺(PA，俗稱尼龍)具有良好的綜合性能，是合成纖維的重要原料，作為纖維使用時，擁有耐磨性好、回彈性高、斷裂強度高、染色性好等優點。但聚酰胺用于合成纖維時，耐熱性較差，在苛刻的使用環境中可能易燃，這限制了它在很多領域的應用，因此尼龍的阻燃改性及抗滴落改性尤為重要。

工程塑料領域中，主要通過雙螺桿熔融共混擠出法對尼龍進行阻燃改性，阻燃劑主要包括溴系、氮系、磷系及各種復配體系，而無鹵阻燃聚酰胺纖維的研究卻一直未見突破，大規模商品化的阻燃聚酰胺纖維極少應用。阻燃聚酰胺纖維的阻燃研究的難點在于：一是由于尼龍的酰胺鍵較活潑，在高達260～300℃左右的紡絲溫度時，酰胺鍵與阻燃劑易發生化學反應，導致分子鏈降解，造成紡絲困難和纖維力學性能惡化；二是要賦予尼龍足夠的阻燃性必須添加高劑量的阻燃劑，這對阻燃劑在尼龍中的分布形式和狀態提出了更高要求。所以合適的阻燃體系、阻燃劑的引入方式及與酰胺鍵的相互作用是制備可紡性良好尼龍的關鍵。

磷系阻燃劑在燃燒過程中產生的有毒及腐蝕性氣體少，可同時在氣相和凝聚相起阻燃作用，是阻燃材料的發展方向之一。申請號為CN201410426121.2的中國專利公開了將二乙基次膦酸鋁、大分子成炭劑、偶聯劑與PA6樹脂混合后采用熔融共混的方法制得膦氮系阻燃PA6，達到了一定的阻燃效果，但螺桿擠出不可避免地增加了PA6的二次降解，基礎樹脂的力學性能受到了損失，共混所得聚合物不具備良好的可紡性；文獻The Flame RetardantEffect of Aluminium Phosphinate in Combination with Borate,Borophosphate,andNanoclay in Polyamide-6研究了硼酸鋅、硼膦酸鹽和納米粘土對二乙基次膦酸鋁(OP1230)PA6阻燃性能的影響，在單獨添加15％OP1230時，阻燃PA6可達到UL94V-0級別，氧指數從22.5％提高至29.5％，但所用阻燃劑OP1230的中位徑達20～40um，對材料力學性能的影響很明顯，且所得阻燃PA6不具備可紡性；申請號為CN201510163762.8的中國專利公開了一種將氨甲基苯基次膦酸和己內酰胺共聚制得阻燃PA6的方法，在氨甲基苯基次膦酸含量為10％時，阻燃體系氧指數達到35％，但氨甲基苯基次膦酸的引入改變了PA6的原有主鏈結構，嚴重影響了其原有性能，特別是大量苯基的引入影響了其結晶性能，不具備良好的可紡性。

上述現有技術制備尼龍的過程中，阻燃劑的用量大，且在基體材料中的分散難以完全均一，對基體材料力學性能影響較大，同時由于阻燃劑的粒徑較大往往不能達到紡絲的要求，僅限于塑料行業的應用。因此，本領域迫切需要研發出一種含磷尼龍的制備方法，即在尼龍聚合過程中引入大分子型的含膦組分，最大限度地改善體系的相容性、降低共混改性中易于出現的問題，可顯著提高尼龍的可紡性，且此方法工藝簡單，易于大規模生產。

發明內容

為了克服現有技術中阻燃劑用量大，存在熔融滴落以及阻燃聚合物可紡性差的問題，本發明提供了一種含磷尼龍、及其制備方法和應用，即在尼龍聚合過程中引入大分子型的含磷組分，最大限度地改善體系的相容性、降低共混改性中易于出現的問題，降低阻燃劑的用量，可顯著提高尼龍的阻燃性和可紡性，且此方法工藝簡單，易于大規模生產。

為了實現上述發明目的，本發明第一方面公開了一種制備含磷阻燃尼龍的方法，包括步驟：

(1)提供第一混合物，包括50-100重量份(較佳地為60-95重量份，更佳地為70-89重量份)的尼龍和10-22重量份的含膦阻燃劑；