[发明专利]一种无卤阻燃MC尼龙复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种无卤阻燃MC尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

MC尼龙又称铸型尼龙，是国家发改委向全国推广应用的机械工业节能材料。它是在常压下由己内酰胺单体通过碱性阴离子直接浇铸入模具中聚合而成的，阴离子聚合的优点是反应快，设备利用率高，能耗低。MC尼龙机械强度高、耐磨损、自润滑、减震消音、耐油脂、耐化学药品、使用温度范围宽，尺寸稳定性好，成型的尺寸大小不受限制，产品结构均匀。MC尼龙适于大型尼龙成型制品，特别适合需要量少，品种多，结构复杂等情况，大量用于大型阀座、轧辊套、辊轴、导轨工具连接件等。MC尼龙在许多领域中正逐步替代铜、铝、钢铁等金属材料，在冶金、国防、地质、矿山、食品、纺织、化工、造纸、印刷、造船、汽车、机车、医疗器械等各轻、重工业部门都获得广泛应用。随着各个行业对材料防火安全要求的不断提高，对MC尼龙的性能要求越来越高，普通MC尼龙在阻燃要求较高的领域的使用受到一定的限制，为了使MC尼龙能得到更广泛的应用，必须在保持或提高MC尼龙的强度、韧性、耐磨性等性能的同时，大幅提高材料的阻燃性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无卤阻燃的MC尼龙复合材料，该材料可广泛用于地质、矿山、食品、纺织、化工、造纸、电力等领域。

本发明的目的可以通过如下措施实现：用二异氰酸酯对纳米稀土氧化物进行处理，使其表面带有异氰酸酯基团，改性的目的一方面增强了纳米稀土氧化物与聚合物间的相容性，另一方面也起到了直接浇铸过程中的助催化剂作用。按一定配比将改性纳米稀土氧化物、阻燃剂加入到熔融的已内酰胺单体中，并进行分散处理，通过加热并抽真空脱水，然后加入适当的促进剂及活化剂引发聚合，得到无卤阻燃MC尼龙复合材料。这种方法有助于利用改性纳米稀土氧化物的增强增韧、提高耐磨性等优点，同时也充分发挥纳米稀土氧化物与阻燃剂的协同阻燃作用。

本发明的一种无卤阻燃MC尼龙复合材料，由下列重量份的原料组成：己内酰胺 100份， 改性纳米稀土氧化物0.2-3份，阻燃剂 1-5份，促进剂0.1-0.6份，活化剂0.1-0.5份。

上述改性纳米稀土氧化物是由如下方法制备而成：以甲苯为溶剂，在惰性气体保护下，改性剂与纳米稀土氧化物反应，改性剂的用量为纳米稀土氧化物的1-10%（质量比）；所述的纳米稀土氧化物为纳米氧化钇、氧化钐、氧化镝、氧化镧、氧化铈、氧化铷、氧化钆的一种或二种以上混合物，所述的稀土氧化物粒径为20-80nm。所述的改性剂为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯的一种。

所述的阻燃剂为超细微胶囊化红磷，微胶囊化多聚磷酸铵，微胶囊化三聚氰胺的一种或二种以上混合物。所述微胶囊化红磷、微胶囊化多聚磷酸铵，微胶囊化三聚氰胺为酚醛树脂或脲醛树脂包覆的微胶囊阻燃剂。

所述的促进剂为金属钠、氢氧化钠、金属钾、氢氧化钾、甲醇钠、乙醇钠、乙醇钾、金属锂中的一种或两种及以上的混合。

所述的活化剂为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯的一种或两种及以上的混合。

本发明的无卤阻燃MC尼龙复合材料的制备方法是：

（1）将100重量份的己内酰胺加入到干燥的反应釜内，加热到120-130℃，使己内酰胺受热熔融，等其完全熔融后，加入0.2-3份上述改性纳米稀土氧化物和1-5份阻燃剂，得到含有稀土氧化物和阻燃剂的混合体系。

（2）将步骤（1）得到的含有稀土氧化物和阻燃剂的混合体系降温到120-130℃，在搅拌下抽真空脱水，至出现大气泡，然后解除真空。

（3）在步骤（2）得到含有稀土氧化物和阻燃剂的混合体系中加入0.1-0.3份促进剂，抽真空，升温到120-140℃，边搅拌边脱水至出现大气泡，再抽15分钟，解除真空；继续搅拌，加入活化剂0.1-0.5份，得到含待聚单体和阻燃剂的待聚体系。

（4）将步骤（3）得到的含待聚单体和阻燃剂的待聚体系迅速浇铸到预热为160-170 ℃的模具中，保温0.5-1小时后冷却至室温，即得到所述的无卤阻燃MC尼龙复合材料。