[发明专利]一种碳纤维增强聚酰胺组合物、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种碳纤维增强聚酰胺组合物、制备方法及应用，属于高分子材料领域，所述组合物按重量份计包括以下组分：聚酰胺28～53份、阻燃剂15～25份、协效阻燃剂2～5份、聚苯醚5‑10份、复配阻燃剂5～8份、抗冲改性剂1～4份、碳纤维10～30份、抗氧剂0.1～0.5份和润滑剂0.2～0.5份；其中，所述复配阻燃剂由次磷酸铝和三季戊四醇组成；与现有技术相比，本发明中的碳纤维、阻燃剂、协效剂以及复合阻燃剂共同作用可明显提高组合物的机械性能、阻燃性、灼热丝性以及抗静电性能，满足当前电子电气领域对材料的高功能化的要求。本发明中的碳纤维增强聚酰胺组合物综合性能优良，适合于通过注塑成型制备轻量化要求较高的薄壁制品。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种碳纤维增强聚酰胺组合物、制备方法及应用。

背景技术

聚酰胺是一种性能优良的工程材料，具有较高的强度及优良的耐热性、耐化学品性、耐磨性、耐热氧老化性和良好加工性等优点，在汽车、电子电器、交通器材、航空航天等领域得到了广泛的应用。但由于汽车、电子电器等产品在使用过程中容易起火引发火灾，因此对材料的阻燃性能有较高要求。同时随着汽车产品的轻量化以及小型化、电子电气设备的高性能化、机械设备功能化的进程加快，对聚酰胺产品的需求将更广泛，特别是聚酰胺作为结构性材料，对其强度、阻燃、抗静电等方面提出了更高的要求，因此提高聚酰胺力学性能、阻燃性能以及抗静电性能，实现高性能化与功能化，进而促进相关行业产品向高性能、高质量方向发展是一个趋势。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种碳纤维增强聚酰胺组合物、制备方法及应用,在配方中添加碳纤维和复合阻燃剂，从而使得聚酰胺组合物具有高强度、高阻燃等级、高灼热丝、高CTI以及抗静电等特点。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明的第一方面提供了一种碳纤维增强聚酰胺组合物，所述组合物按重量份计包括以下组分：

聚酰胺28～53份、阻燃剂15～25份、协效阻燃剂2～5份、聚苯醚5-10份、复配阻燃剂5～8份、抗冲改性剂1～4份、碳纤维10～30份、抗氧剂0.1～0.5份和润滑剂0.2～0.5份；其中，所述复配阻燃剂由次磷酸铝和三季戊四醇组成。

碳纤维材料具有良好导电性，在树脂内部搭接成导电网络，从而使聚酰胺组合物具有优异的导电性能；而且碳纤维不仅导电性能好，且具有高的强度、弹性模量，其添加到聚酰胺树脂中，不仅使聚酰胺复合材料具有优越的导电性，同时提高材料的力学强度，达到增强抗静电的双重效果；常规溴系阻燃体系添加能提高阻燃性能，但灼热丝和CTI性能通常较低，本发明通过添加聚苯醚和复配阻燃剂的协效作用，在燃烧过程中，次磷酸铝分解产生次磷酸，能够催化聚苯醚和三季戊四醇脱水碳化并在聚酰胺组合物表面形成致密且稳定的碳层，这层碳层能够起到隔热隔氧的作用，结合溴系阻燃剂受热分解过程中，溴成分捕捉燃烧链式反应过程中的活性自由基，生成燃烧惰性物质，致使燃烧中止；本发明中多种阻燃剂和聚苯醚引入气相阻燃和凝聚相阻燃共同作用下有效提高组合物的阻燃性、灼热丝和CTI性能。

在一些实施例中，本发明中所述的碳纤维为聚丙烯腈基材的碳纤维、黏胶丝碳纤维和沥青丝碳纤维中的至少一种。

在其中一些实施例中，所述碳纤维为聚丙烯腈基材的碳纤维，其生产难度低、价格适中，且综合性能最好。

本发明中所述的聚酰胺可以为本领域的常规选择，在一些实施例中，所述聚酰胺为PA66或PA6中的一种。

本发明中所述的聚苯醚可以为本领域的常规选择，在一些实施例中，所述聚苯醚为聚(2，6-二甲基苯)醚PPO。

本发明中的配方组合尤其针对溴系阻燃体系效果显著，在一些实施例中，所述阻燃剂为溴化聚苯乙烯或十溴二苯乙烷；所述协效阻燃剂为羟基锡酸锌或硼酸锌。