[发明专利]一种浇铸尼龙/黑磷阻燃复合材料的制备方法和应用有效

专利信息
申请号: 201910388770.0 申请日: 2019-05-10
公开(公告)号: CN110092905B 公开(公告)日: 2022-02-08
发明(设计)人: 赖登旺;李玉华;王亮;李笃信;姜其斌;杨军;刘跃军 申请(专利权)人: 湖南工业大学
主分类号: C08G69/14 分类号: C08G69/14;C08G69/16;C08K3/02
代理公司: 长沙智德知识产权代理事务所(普通合伙) 43207 代理人: 左祝安
地址: 412007 湖*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 浇铸 尼龙 黑磷 阻燃 复合材料 制备 方法 应用
【说明书】:

发明公开一种浇铸尼龙/黑磷阻燃复合材料的制备方法,由以下重量份数的组分反应制备得到︰酰胺单体40~100份,催化剂0.1~5份,助催化剂0.1~15份,阻燃剂0.1~40份,非质子极性溶剂5~200份。本聚合物黑磷/浇铸尼龙复合材料针对现有浇铸尼龙易燃、阻燃性能差的缺点,利用黑磷或低维黑磷,再结合MCPA6配方工艺,制备浇铸尼龙/黑磷阻燃复合材料,提供一种阻燃浇铸尼龙的方法。本发明的浇铸尼龙/黑磷复合材料能拓展黑磷的应用领域,使黑磷成为有效的阻燃剂。

技术领域

本发明涉及浇铸尼龙阻燃材料领域,更具体地,涉及一种浇铸尼龙/黑磷阻燃复合材料的制备方法和应用。

背景技术

聚酰胺(PA)又称尼龙,是一种主链含有酰胺基团的杂链聚合物,浇铸尼龙即为最常用的一种。浇铸尼龙具有高强度、高韧性、耐热、耐磨和耐溶剂等良好的性能。浇铸尼龙在机械方面作为减振耐磨材料代替有色金属及合金钢,其润滑性使其不损坏磨件,减少磨耗,从而延长零件使用寿命,降低成本,并且降低了机械振动,磨擦噪音。但浇铸尼龙属于可燃物,尤其采用加入玻璃纤维来增强浇铸尼龙的力学性能后使其产生“烛芯效应”,更易燃烧。因此,浇铸尼龙的阻燃问题亟待解决。

早期卤素阻燃剂是尼龙采用的重要阻燃品种,但因其燃烧放出有毒物质,而被各国明令禁止。如此,导致三聚氰胺衍生物阻燃剂的市场需求激增。例如,三聚氰胺氰尿酸盐大量用于未填充的尼龙,而三聚氰胺多磷酸盐多用于玻璃纤维增强尼龙的阻燃。但三聚氰胺及其衍生物都对尼龙的伸长率及冲击强度有较大影响。为不影响尼龙材料性能又能提高其阻燃性能,很多研究使用反应型阻燃剂,即阻燃剂是作为一种反应单体参加聚合反应,并结合到尼龙的主链或侧链上去,使尼龙本身含有阻燃成分。然而,该方法操作和加工工艺复杂,且成本较高,在实际应用中不及添加型阻燃剂方法普遍。

各种添加型阻燃剂中,红磷比其他阻燃剂的阻燃效果高,且即使在阻燃剂用量很低时也能达到良好的阻燃效果。然而,红磷易吸水,在空气中可释放出剧毒的PH3,易引燃,与树脂相容性差。所以实际应用中将红磷微胶囊化,来克服上述缺点。但微胶囊红磷为微米级尺度,也会对尼龙材料的各项机械性能产生不利影响。

经检索,鲜有技术涉及黑磷对浇铸尼龙进行阻燃改性的报道。块状黑磷由白磷或红磷经高温高压转化而来,低维黑磷常以块体黑磷(高温高压下由白磷或红磷转化)为原料,通过机械剥离法或液相剥离法等方法制备。低维黑磷由于其独特的结构与性能,主要用于温度传感器,发光二极管和太阳能电池等领域。还未被应用于阻燃领域。

发明内容

本发明主要针对现有浇铸尼龙易燃、阻燃性能差的缺点,利用低维黑磷或块状黑磷,再结合非质子极性溶剂和MCPA6配方工艺,使黑磷均匀分散在MCPA6单体熔体中,进而聚合成型浇铸尼龙/黑磷阻燃复合材料,不仅可以提高了MCPA6的各项力学性能,还可以提升了MCPA6的阻燃性能,使浇铸尼龙材料的使用更加广泛。

本发明的另一目的在于提供上述浇铸尼龙/黑磷阻燃复合材料的应用。

本发明通过以下技术方案予以实现:

公开的浇铸尼龙/黑磷阻燃复合材料,由以下重量份数的组分反应制备得到︰酰胺单体40~100份,催化剂0.1~5份,助催化剂0.1~15份,阻燃剂0.1~40份,非质子极性溶剂5~200份。

其中,所述阻燃剂选用黑磷,所述黑磷包括块状黑磷和低维黑磷,所述块状黑磷由白磷或红磷在高温高压下转化得到,所述低维黑磷由块状黑磷经机械剥离法或液相剥离法方法制备得到。

进一步地,所述块状黑磷的粒径为100nm~100μm。

进一步地,所述低维黑磷为二维黑磷,所述二维黑磷的片层厚度为1~200nm。

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