[发明专利]一种高CTI溴系阻燃增强聚酰胺复合材料及制备方法与应用

说明书

本发明公开一种高CTI溴系阻燃增强聚酰胺复合材料及制备方法与应用。该复合材料包括热塑性聚酰胺树脂36～49％、溴系阻燃剂16～22％、三氧化二锑3～5％、阻燃补充剂3～5％、增强材料20～40％、主抗氧剂0.15～0.25％、光吸收剂0.25～0.35％。本发明通过在热塑性聚酰胺树脂中添加阻燃补充剂片层状矿物，起补充稳定阻燃的效果，改善复合材料的灼热丝性能；加入增强材料扁平状异形玻璃纤维，有效提高流动性、改善制品表面和翘曲变形；增强材料扁平玻璃纤维与阻燃补充剂片层状矿物互相协作，阻碍放电过程中材料表面支化炭的形成，提高材料的CTI值，为阻燃聚酰胺产品在高要求电子电气上的使用提供安全保障。

技术领域

本发明属于聚酰胺树脂改性技术领域，具体涉及一种高CTI溴系阻燃增强聚酰胺复合材料及制备方法与应用。

背景技术

聚酰胺树脂具有优异的机械性能和物理性能，广泛应用于机械制造业、电动工具、电子电器及交通运输等领域。经过阻燃增强改性后，增强阻燃聚酰胺复合材料具有优异的阻燃性能和耐温性能，经常作为绝缘结构件用于电子电气领域。在电子电气应用领域，对绝缘材料的电气性能要求高，特别是材料的相对漏电径痕指数(CTI)，高的CTI值意味着可以选择相对较小的安全爬电距离，提高设计自由度，降低产品的成本。无卤阻燃增强聚酰胺具有优异的电性能，常用的无卤阻燃剂包括：三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、次膦酸盐、单质磷、氢氧化镁、氢氧化铝等，无卤阻燃增强聚酰胺在保证阻燃等级达到UL94 V-0等级时，满足CTI≥600V。虽然无卤阻燃剂具有优异的电性能，但存在机械性能偏低、易析出、腐蚀金属、热稳定性差、瓦斯气严重等缺点。因此，在部分领域不能使用无卤阻燃增强聚酰胺，必须使用溴系阻燃增强聚酰胺材料。溴系阻燃体系相对于无卤阻燃体系有以下优点：(1)更优异的力学性能；(2)不喷霜，不析出；(3)低瓦斯气、低腐蚀；(4)成本更低，性价比高；(5)热稳定性更好，加工适应性更强。因此，溴系阻燃增强聚酰胺在电子电气行业应用广泛。但是，溴系阻燃剂含有的游离溴会使绝缘材料表面的电导率变大，溴系阻燃剂含量越大，放电过程中电腐蚀的强度越大，使材料的CTI值降低；阻燃协效剂三氧化二锑加速溴从材料中脱离，也会导致CTI值下降。因此，溴系阻燃增强聚酰胺的CTI值比较低，甚至低于350V，这样就大大限制材料在电工领域的应用。因此，开发具有高CTI值(≥400V)的溴系阻燃增强聚酰胺复合材料具有巨大的市场意义和经济价值。

在中国专利CN200610053337.4中，采用氢氧化镁和硼酸盐替代部分三氧化二锑，提高材料的CTI值。考虑到硼酸盐与聚溴化苯乙烯阻燃机理不匹配，协效效果差，氢氧化镁的阻燃效率偏低，需要增加大比例的替代物才能达到同等的阻燃等级，对材料的力学性能影响很大，而且在高温注塑加工时，材料里的氢氧化镁会带来各种各样的缺陷。

在中国专利CN201110407019.4和CN201110407034.9中，采用氧化铝或氧化镁、二氧化硅、二氧化锡或他们的组合物替代三氧化二锑，考虑到替代物对溴系阻燃剂的协效效果差，要达到同等阻燃等级将会显著牺牲材料的力学性能而影响材料的使用。

在中国专利CN201210036450.7中，采用硼酸锌和有机硅树脂完全替代三氧化二锑来提高材料的CTI值。考虑到溴系阻燃剂是通过气相阻燃机制发挥作用，而硼酸锌和有机硅树脂在凝聚相阻燃机制中起到促进成炭和提高碳层致密性的作用。因此，这种复配阻燃体系难以达到高的阻燃等级，阻燃效率低且成本非常高。

在中国专利CN201710864664.6中，采用锡酸盐和高岭土替代三氧化二锑作为阻燃协效剂，但是由于协效效率低而难以得到理想的结果。