[发明专利]无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于阻燃聚甲醛复合材料及其制备技术领域，具体涉及一种无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复合材料及其制备方法。

背景技术

工程塑料聚甲醛(POM)的结构特点是分子链柔顺性好，链结构规整度高，易结晶且结晶度高，因而赋予了其硬度大、模量高，尺寸稳定性好，良好的热电性能，耐疲劳性突出，耐磨和自润滑性能好，着色性强，使用温度范围广等诸多优点。然而，因聚甲醛分子内的含氧量高达53％，极限氧指数低(仅15％)，极易燃烧，因而极大地限制了其应用领域。此外，聚甲醛对酸碱稳定性差，少量酸碱的存在即可引起聚甲醛的剧烈降解，使得传统的卤-锑协效阻燃体系对聚甲醛大多无效，而大量加入其他阻燃剂又会大幅降低聚甲醛的力学性能。因此，改善聚甲醛的阻燃性能十分困难，一直是世界性难题，同时也是具有重要意义的研究课题。

随着研究的进行，对非玻纤增强聚甲醛的阻燃，国内外已有较多文献报道。如美国专利6699923 B2公开了利用红磷/酚醛树脂或聚碳酸酯/脂肪酸盐阻燃聚甲醛，并在一定程度上改善了聚甲醛的阻燃性能。美国Celanese公司将NH₄H₂PO₄或(NH₄)₂HPO₄加入聚甲醛中制备了自熄聚甲醛。日本三重大学Harashina H等采用红磷、酚醛树脂、三聚氰胺的三组分体系阻燃POM，所得阻燃POM材料的极限氧指数达到37.5，垂直燃烧性能达到UL94 V-1级别[Harashina H，Tajima Y，Itoh T，Polymer Degradation andStability，2006，91(9)，1996-2002]。国内刘鹏波等采用Mg(OH)₂阻燃POM，发现60％的Mg(OH)₂可使POM的极限氧指数提高至40[刘鹏波，徐闻，李英杰，高分子材料科学与工程，2004，20(6)，120-123]。谢代义等采用聚氨酯包覆三聚氰胺氰尿酸盐阻燃聚甲醛，所得阻燃POM样品极限氧指数可达26，力学性能较好[谢代义，刘渊，王琪，塑料工业，2006，34(4)，17-19]。

然而，对玻纤增强聚甲醛体系的阻燃，一般而言，要比聚甲醛的非玻纤增强体系更难阻燃，其原因在于玻纤在聚甲醛体系中产生了类似于“烛芯”效应，因而会加速聚甲醛体系的熔融有焰滴落和燃烧。对玻纤增强聚甲醛体系的阻燃，文献报道很少，目前仅见美国专利3884867报道了采用5～15％的包覆型红磷微粉和1～40％偶联剂预处理的玻纤与聚甲醛复合制备自熄型聚甲醛，但由于添加的红磷颜色深，使其阻燃的聚甲醛体系的适用范围大为受限，加之包覆型红磷微粉制备工艺复杂，一定程度上解决了阻燃玻纤增强聚甲醛体系中的玻纤“烛芯”效应问题，其阻燃性能根据美国标准ASTM D 635-63仅达水平燃烧HB级(自熄)水平，故其阻燃性能提高有限。此外，本发明人在前期研究中还发现，如果在填充阻燃剂的聚甲醛体系中单纯添加玻纤所得材料的力学性能(拉伸强度和缺口冲击强度一般分别为36.0MPa和2.4kJ/m²)甚至比不加玻纤的材料(拉伸强度和缺口冲击强度一般分别为52.0MPa和4.5kJ/m²)还要差。

发明内容

本发明的首要目的是针对现有技术的不足，提供一种无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复合材料。

本发明的另一目的是提供一种制备上述无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复合材料的方法。

本发明首要目的提供的无卤阻燃玻纤增强聚甲醛复合材料，其特征在于该复合材料按重量百分比计是由以下组分经熔融共混而成：

聚甲醛            20～70％

玻璃纤维          5～40％

三聚氰胺          1～25％

聚磷酸铵          5～40％

聚合物成炭剂      0.05～10％

聚硅氧烷          0.1～5％

增韧剂            0～30％

酰亚胺类化合物    0.1～5％

聚甲醛热稳定剂    0.1～2％。