[发明专利]一种高韧性高阻燃的聚酰胺复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高韧性高阻燃的聚酰胺复合材料，包括以下按重量份计的组分：阻燃半芳香聚酰胺100份；玻璃纤维20~40份，增韧剂10~20份，复合阻燃剂5~10份，硫化剂0.3~1.0份；所述复合阻燃剂为二乙基次磷酸铝、磷酸三(β‑氯乙基)酯和硼酸锌按照质量比1.5‑3:1:0.2‑0.5混合得到，所述增韧剂为能够与聚酰胺反应或与聚酰胺相容性好的共聚物。本发明高韧性高阻燃的聚酰胺复合材料，通过阻燃半芳香聚酰胺的制备，配合优选的复合阻燃剂的用量调整，使得阻燃剂分散均匀不易析出，整体阻燃效果好。同时，通过玻璃纤维和增韧剂的优化选择，增韧剂能够与聚酰胺反应或相容性好从而提高聚酰胺复合材料的韧性，玻璃纤维提高聚酰胺复合材料的强度和韧性。

技术领域

本发明属于聚酰胺工程塑料技术领域，具体涉及一种高韧性高阻燃的聚酰胺复合材料及其制备方法。

背景技术

玻璃纤维增强尼龙是目前应用最多的几种工程塑料之一，具有较高的机械性能和热变形温度，特别是长玻纤增强尼龙材料，但由于玻纤的“灯芯”效应使材料更易燃烧，阻燃性能达不到某些行业的要求，限制了其更广泛的应用，目前工业上使用的阻燃玻纤增强尼龙主要是添加十溴联苯醚、溴代环氧树脂等卤系阻燃剂和三聚氰胺尿酸盐、三聚氰胺磷酸酯等无卤阻燃剂，众所周知，卤系阻燃剂阻燃的材料在燃烧时会产生大量有毒、有腐蚀性的烟雾，对环境、模具有污染、腐蚀作用，在许多发达国家已经遭到禁用；大多数无卤阻燃剂虽然效果不错，但由于成本太高，使其很难在国内推广使用。

目前阻燃聚酰胺常用的制备方法是共混法和聚合法，其中聚合法又包括共聚法和原位聚合法。共混法加工工艺简单，阻燃剂添加量高、分散不均且易析出，对材料力学性能影响较大。共聚阻燃改性是其阻燃改性的重要方式，通过共聚方法制备阻燃聚酰胺研究较少，共聚法阻燃工艺复杂、添加量大时聚酰胺的力学性能下降较大。原位聚合法是在聚合物的合成过程中引入阻燃剂分散于基体分子链之间，可有效避免共混法二次加工引起的降解，但是达到阻燃目的需要的添加量也较大，且存在阻燃剂易析出，耐水洗性较差问题，尤其是应用于纤维领域时存在纤维牵伸过程中阻燃剂易析出，阻燃效果变差，纤维力学性能下降、手感粗糙等问题。反应型磷系阻燃剂通过聚合法制备阻燃聚酰胺在燃烧过程中，主要为气相阻燃作用，虽然有一定阻燃效果，但对聚酰胺交联成炭能力较弱，熔融滴落现象严重，常常会引起烫伤或二次火灾的问题。添加型磷系阻燃剂通过共混法制备阻燃聚酰胺主要为凝聚相阻燃作用，许多磷系阻燃剂需要较大的添加量才能达到较好的阻燃效果，力学性能下降严重，并进一步影响其应用领域。因此，开发一种具有较高力学性能、阻燃性能优异的阻燃玻纤增强尼龙的技术具有较大的应用价值。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提供一种高韧性高阻燃的聚酰胺复合材料，通过利用阻燃半芳香聚酰胺，并配合复合阻燃剂使得阻燃剂分散均匀不易析出，整体阻燃效果好；通过玻璃纤维和增韧剂的选择，使得聚酰胺复合材料韧性高，机械性能好。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种高韧性高阻燃的聚酰胺复合材料，包括以下按重量份计的组分：阻燃半芳香聚酰胺 100份；玻璃纤维 20~40份，增韧剂10~20份，复合阻燃剂5~10份，硫化剂0.3~1.0份；其中所述阻燃半芳香聚酰胺中，二羧酸单元的60～100％mol为芳香族二羧酸单元，二胺单元的70～100％mol为碳原子数9～13的脂肪族二胺单元；所述二羧酸单元为对苯二甲酸或者对苯二甲酸与其他二酸，对苯二甲酸占比为70～100%mol；

所述复合阻燃剂为二乙基次磷酸铝、磷酸三(β-氯乙基)酯和硼酸锌按照质量比1.5-3:1:0.2-0.5混合得到；所述硫化剂为过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷或2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)-3-己炔中的一种；

所述增韧剂为能够与聚酰胺反应或与聚酰胺相容性好的共聚物。