[发明专利]一种高CTI值的无卤阻燃尼龙6复合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种高相比电痕化指数(CTI)值的无卤阻燃尼龙6复合物，适用于制造低压真空接触器、变压器线圈骨架、耐高温继电器、断路器、高压电器开关、把手、薄壁电子电器元件等，属于改性尼龙技术领域。

背景技术

尼龙是聚酰胺的俗称，是分子主链上含有酰胺基团(-NHCO-)的高分子聚合物。自美国杜邦(Du Pont)公司于1939年推出至今，已发展成为世界上品种最多、应用最广的工程塑料，总产量居于世界工程塑料的首位。主要品种有：尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙12、尼龙1010、尼龙43等，其中，尼龙6、尼龙66应用最广泛，产量最大，约占尼龙产量的90％以上。尼龙6具有很高的力学强度，熔点高，优异的电性能、耐磨性、耐化学药品性，耐热性能优良等，因此，被作为高性能的材料广泛应用于汽车、机械设备、电子电器、化工设备、建筑、生活用品、交通运输等诸多领域。但尼龙6易燃，且存在电路漏电、短路、电弧、电火花等引起火灾的危险，限制了其在电子电器等领域的应用，因此，开发高电绝缘性能阻燃尼龙6是十分必要的。

目前，尼龙6的阻燃改性大多仍采用添加卤系阻燃剂的方法，该阻燃体系一般用量较少，阻燃效率高，能够满足各种阻燃等级要求，但含卤阻燃剂在电场和高温作用下易分解为各种离子和自由基，导致阻燃剂向表面迁移，引起耐电痕化性能下降，并且在燃烧过程中发烟量大，且产生腐蚀性酸性气体，释放致癌物等，存在环保隐患，不符合国际上公认的“在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令”及“报废电子电气设备指令”的要求，所以开发无卤阻燃尼龙6符合无卤环保型阻燃的发展趋势，具有广阔的应用前景。英国专利GB2200913报道，采用红磷阻燃母料和Mg(OH)₂复配添加到尼龙树脂中，可得到综合性能优异、阻燃性能良好(UL 94 V-0级)、CTI值≥400V的复合物。德国专利DE 3844224介绍，采用红磷和马来酸酐类接枝共聚物复配，得到了阻燃性能和电绝缘性能均较好的尼龙复合物。但是红磷阻燃剂本身带暗红色，成了其致命的弱点，限制了在许多电子电器中的应用。中国专利CN101077928A报道，在尼龙66树脂中添加含磷阻燃剂和矿物阻燃剂共混得到的材料，具有较好的阻燃性能和较高的CTI值。中国专利101358033A公开了一种适用于尼龙6树脂的无卤抗滴落阻燃母粒。该阻燃母粒由三聚氰胺氰尿酸盐、钛酸酯偶联剂、树脂、有机硅胶和碳酸钾组成，可有效地提高尼龙6的阻燃性能并解决了尼龙6阻燃材料燃烧时的滴落问题，但未公布尼龙6阻燃材料的CTI值。中国专利CN1075728A公开了一种阻燃尼龙组合物。该组合物中添加有硼酸锌、氧化锌等锌化合物，可防止产生高毒性的磷氢化合物和磷氧化合物，以及对与该组合物接触的金属组件腐蚀，是一种具有良好的机械性能、抗电弧性能、并且对金属组件腐蚀性极低的热塑性阻燃尼龙组合物。

为了获得优良的阻燃性能，提高材料的力学性能和电绝缘性能，以满足电子电器领域应用的新要求，本发明通过采用合适的阻燃体系和添加剂获得了具有高CTI值、高阻燃性、良好的力学性能和电性能的环保型阻燃改性尼龙6复合物。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术存在的上述问题，并解决高阻燃性和高CTI值难以同时满足的难题，并通过对基体树脂进行增韧和增强改性，从而提供了一种高CTI值的无卤阻燃高性能尼龙6复合物及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案中，以尼龙6树脂为基材，添加阻燃剂和阻燃协效无机填料改进阻燃性能及电绝缘性能，增韧剂和增强无机填料提高力学性能，加入增容剂提高极性的尼龙与非极性增韧剂及各组分之间的相互作用。该复合物组分及其质量百分含量为：尼龙6 43.5～68.8wt.％、阻燃剂10～12wt.％、阻燃协效无机填料7～19wt.％、增韧剂8～12wt.％、增容剂1～3wt.％、增强无机填料5～10wt.％、抗氧剂0.2～0.5wt.％。

其中，所述的尼龙6相对粘度为2.4～2.6Pa·S，流动性好。

所述的阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、聚磷酸铵中的至少一种。

所述的阻燃协效无机填料为氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌、氧化锌、甲基乙基次膦酸镁中的至少一种，其表面均经过偶联剂处理。优选用硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂采用湿法对氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌、氧化锌和甲基乙基次膦酸镁进行预处理，增强其表面疏水性，进而改善与基体树脂及其他组分间的相容性。