一種高cti阻燃聚酰胺染色材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高CTI阻燃聚酰胺染色材料，由以下重量百分比原料制成：聚酰胺60-80％、阻燃劑8-25％、成核劑0.05-1％、增強組分0-20％、助劑0.3-3％以及著色劑0.05-1.5％，成核劑為由質量比2：0.5～5：0.5～5的納米SiO2、蒙脫土以及聚碳酸酯制成。本發明中，通過特定成核劑的加入，顯著改善因炭黑等著色劑加入引起的CTI值迅速降低的問題，從而提高了本發明高CTI阻燃聚酰胺染色材料的力學性能和電性能，適用于炭黑染色材料品種。本發明還公開了一種高CTI阻燃聚酰胺染色材料的制備方法，采用現有雙螺桿擠出機即可實現，其方法簡單，生產成本低，易于大規模工業化生產。
【專利說明】一種高CTI阻燃聚酰胺染色材料及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及高分子聚酰胺材料領域，具體涉及一種高CTI阻燃聚酰胺染色材料及 其制備方法。

【背景技術】
[0002] 熱塑性高分子材料由于具有質輕、絕緣、易加工等特點，被廣泛應用于電子、電器 等部件，而絕大多數電子、電器部件都要求其所用材料具有阻燃、抗電弧等要求。隨著科學 技術的發展和人民生活水平的提高，要求所使用的產品越來越小型化、集成化，這就對所用 材料的性能提出了更高的要求。
[0003] 聚酰胺（俗稱尼龍）是五大通用工程塑料中產量最大、品種最多、用途最廣、綜合 性能優良的一類材料，其在電子、電器部件上的應用也非常廣泛。聚酰胺具有良好的阻燃 性，屬于自熄性材料，電絕緣性能良好（CTI 600)，但仍是可燃物，加入玻璃纖維等物質后更 易燃燒，在帶電工作環境中由于漏電、短路、電弧、火花等情況引起火災的情況仍然存在，因 此，聚酰胺材料用于生產電子、電器部件前必須進行阻燃改性，而對聚酰胺材料的阻燃改性 可能會導致其漏電起痕指數（CTI)的降低，例如含鹵阻燃劑阻燃的聚酰胺材料的CTI值會 降至300左右。某些阻燃劑如氮系阻燃劑、磷系阻燃劑以及氮磷系阻燃劑雖然對聚酰胺材 料的CTI值影響不大，但由于外觀要求有時需將產品做成各種顏色，而對聚酰胺材料的染 色過程，尤其是使用炭黑做成黑色材料，也會導致材料CTI值的降低。此時就必須同時考慮 到對阻燃聚酰胺材料的電性能的提升。
[0004] 現有專利主要專注在使用高CTI阻燃劑如溴化聚苯乙烯、氮系阻燃劑、紅磷阻燃 齊IJ、氮磷系阻燃劑以及各種復配阻燃協效劑如硼酸鋅、金屬氫氧化物、金屬氧化物等來提高 聚酰胺材料的CTI值，如申請號為201210081860. 3的中國專利公開了一種高CTI阻燃聚酰 胺染色材料，以重量百分比計，包括如下組分：聚酰胺35%?65%、復合阻燃劑9%?28%、 相容劑3%?8%、阻燃協效劑4%?8%、無機填充劑5%?15%、潤滑劑0. 1 %?0. 4%、 抗氧劑0. 1 %?0.6%以及玻璃纖維10%?30%。所述的復合阻燃劑為溴磷系阻燃劑，包 括如溴化環氧、溴化聚苯乙烯等的溴系阻燃劑以及如紅磷等的磷系阻燃劑，其中，溴系阻燃 劑優選為溴化聚苯乙烯。該技術方案通過溴磷系阻燃劑復配金屬氧化物等阻燃協效劑來達 到提高材料CTI值的效果，其CTI值可達500以上。
[0005] 申請號為200610053337. 4的中國發明專利申請公開了一種高CTI值高阻燃性增 強聚酰胺，其原料的重量百分比組成為：聚酰胺30%?60%、聚合型阻燃劑5%?25%、阻 燃協效劑1 %?20 %、潤滑劑0. 5 %?5 %、表面改性劑0. 1 %?2 %以及增強組分10 %? 50%。該技術方案利用聚溴化苯乙烯和金屬氧化物的復配來獲得材料的高CTI值，得到的 高CTI值高阻燃性增強聚酰胺的CTI值也高達550。
[0006] 上述兩專利申請采用溴系阻燃劑溴化聚苯乙烯以及聚溴化苯乙烯和金屬氧化物 的復配，雖然對聚酰胺材料的CTI值影響不大，但由于外觀要求有時需將產品做成各種顏 色，對聚酰胺材料的染色過程，尤其是使用炭黑做成黑色材料，還是會導致材料CTI值的降 低。


【發明內容】

[0007] 本發明提供了一種高CTI阻燃聚酰胺染色材料，適用于炭黑染色材料品種，可制 備斷路器外殼、交流接觸器基座、底座、線圈骨架等電子、電器產品部件。
[0008] -種高CTI阻燃聚酰胺染色材料，由以下重量百分比原料制成：
[0009] 聚酰胺 60%-80%; 阻燃劑 8%-25%; 成核劑 0.05%-!%； 增強組分 0-20%; 助劑 0.1%-3%; 著色劑 0.05%-1.5%;
[0010] 所述的成核劑為由質量比2 :0. 5?5 :0. 5?5的納米SiO2、蒙脫土以及聚碳酸酯 制成。
[0011] 本發明中，通過成核劑的加入，不但能夠提高聚酰胺的結晶成核效果，發揮出傳統 的成核效果，而且，其更重要的是，本發明成核劑由蒙脫土、納米SiO 2以及聚碳酸酯制成，采 用特定量的無機成核劑和有機成核劑復合，聚酰胺為一種多晶型的結晶聚合物，不同的成 核劑成核效果不同，如蒙脫土異相成核，納米SiO 2有利于大分子結晶，聚碳酸酯有利于結晶 出現新晶型；上述特定量的成核劑能夠起到協同效應，通過高CTI阻燃聚酰胺染色材料內 部晶型結構的改變，能夠顯著改善因炭黑等著色劑加入引起的CTI值迅速降低的問題，從 而提高了本發明高CTI阻燃聚酰胺染色材料的力學性能和電性能，賦予其高的CTI值。
[0012] 本發明中，所述的聚酰胺為聚酰胺6、聚酰胺66中的一種或兩種，所述的聚酰胺可 采用市售產品。
[0013] 所述的阻燃劑為氮系阻燃劑，作為優選，所述的氮系阻燃劑為三聚氰胺氰尿酸鹽 (MCA)阻燃劑。
[0014] 作為優選，所述的成核劑為由質量比2 :1?3 :0. 5?1的納米SiO2、蒙脫土以及 聚碳酸酯制成，上述特定量的成核劑能夠起到更強的協同效應，賦予其更高的CTI值。
[0015] 所述的增強組分為無機填料、玻璃纖維中的一種或兩種，所述的增強組分為無堿 玻璃纖維，玻璃纖維不能選用有堿玻璃纖維，采用有堿玻璃纖維會破壞內部晶型結構，無法 得到高CTI值的聚酰胺材料。
[0016] 所述的助劑為抗氧劑、潤滑劑、表面改性劑等中的一種或兩種以上。
[0017] 由于外觀要求需將產品做成各種顏色，而對聚酰胺材料的染色過程，尤其是使用 炭黑做成黑色材料，也會導致材料CTI值的降低。此時就必須同時考慮到對阻燃聚酰胺材 料的電性能的提升。本發明采用特定量和組分的成核劑能夠顯著改善因炭黑等著色劑加入 引起的CTI值迅速降低的問題，從而提高了本發明高CTI阻燃聚酰胺染色材料的力學性能 和電性能，賦予其高的CTI值。因此，本發明特別適合使用炭黑做成黑色材料，作為優選，所 述的著色劑為炭黑或者以聚酰胺為載體形成的炭黑母粒。
[0018] 作為優選，所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料，由以下重量百分比原料制成：
[0019] 聚酰胺 65%-75%; 阻燃劑 8%-18%; 成核劑 0.2%-0.5%; 增強組分 10%-20%; 助劑 0.3%-3%; 著色劑 0.2%-1%;
[0020] 所述的成核劑為由質量比2 :1?3 :0. 5?1的納米SiO2、蒙脫土以及聚碳酸酯制 成。采用上述特定含量的組分能夠使得本發明高CTI阻燃聚酰胺染色材料具有優異的力學 性能和優異的電性能，具有高的CTI值。
[0021] 本發明還提供了一種高CTI阻燃聚酰胺染色材料的制備方法，采用現有雙螺桿擠 出機即可實現，其方法簡單，易于工業化生產。
[0022] -種高CTI阻燃聚酰胺染色材料的制備方法，包括以下步驟：
[0023] 將聚酰胺、阻燃劑、成核劑、助劑和著色劑經混合后，從雙螺桿擠出機的主喂料口 加入，將增強組分在雙螺桿擠出機的側喂口（即第二喂料口）加入，經熔融擠出造粒，得到 高CTI阻燃聚酰胺染色材料；
[0024] 所述的雙螺桿擠出機的熔融擠出的溫度為160°C?250°C。
[0025] 所述的雙螺桿擠出機為八節機筒的結構，從第一節機筒到第八節機筒的各段溫度 為：21(TC?22(TC、215°C?225°C、23(TC?235°C、235°C?245°C、235°C?245°C、23(TC? 240°C、225°C? 235°C、220°C? 230°C。
[0026] 與現有技術相比，本發明具有如下優點：
[0027] 本發明高CTI阻燃聚酰胺染色材料，通過成核劑的加入，不但能夠提高聚酰胺的 結晶成核效果，發揮出傳統的成核效果，而且，其更重要的是，本發明成核劑由蒙脫土、納米 SiO2以及聚碳酸酯制成，采用特定量的無機成核劑和有機成核劑復合，聚酰胺為一種多晶 型的結晶聚合物，不同的成核劑成核效果不同，如蒙脫土異相成核，納米SiO 2有利于大分 子結晶，聚碳酸酯有利于結晶出現新晶型；上述特定量的成核劑能夠起到協同效應，通過高 CTI阻燃聚酰胺染色材料內部晶型結構的改變，能夠顯著改善因炭黑等著色劑加入引起的 CTI值迅速降低的問題，從而提高了本發明高CTI阻燃聚酰胺染色材料的力學性能和電性 能，賦予其高的CTI值。本發明高CTI阻燃聚酰胺染色材料，具有優異的力學性能和電性能， 適用于炭黑染色材料品種，可制備斷路器外殼、交流接觸器基座、底座、線圈骨架等電子、電 器產品部件，有利于市場化推廣利用，具備廣闊的應用前景。
[0028] 本發明高CTI阻燃聚酰胺染色材料的制備方法，采用現有雙螺桿擠出機即可實 現，其方法簡單，生產成本低，易于大規模工業化生產。

【具體實施方式】
[0029] 以下是本發明所述的CTI阻燃聚酰胺材料的實施例，并不因此限定本發明的保護 范圍。
[0030] 對比例1?3以及實施例1?3 :
[0031] 將聚酰胺、阻燃劑、成核劑、助劑和著色劑經混合后，從雙螺桿擠出機的第一節機 筒的主喂料口（即第一喂料口）加入，將增強組分在雙螺桿擠出機第六節機筒的側喂口 (即第二喂料口）加入，經熔融擠出造粒，得到高CTI阻燃聚酰胺染色材料；
[0032] 雙螺桿擠出機為八節機筒的結構，從第一節機筒到第八節機筒的各段溫度為： 210°C? 220°C、215°C? 225°C、230°C? 235°C、235°C? 245°C、235°C? 245°C、230°C? 240°C、225°C? 235°C、220°C? 230°C。
[0033] 對比例1?3以及實施例1?3得到的阻燃聚酰胺材料原料配比如表1所示，表 1中為各組分原料的重量百分含量。
[0034] 表 1

【權利要求】
1. 一種高CTI阻燃聚酰胺染色材料，其特征在于，由以下重量百分比原料制成： 聚酰胺 60%-80%; 阻燃劑 8%-25%; 成核劑 0.05%-丨％; 增強組分 0-20%; 助劑 0.1%-3%; 著色劑 0.05%-1.5%; 所述的成核劑為由質量比2 :0. 5?5 :0. 5?5的納米Si02、蒙脫土以及聚碳酸酯制成。
2. 根據權利要求1所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料，其特征在于，所述的聚酰胺為聚 酰胺6、聚酰胺66中的一種或兩種。
3. 根據權利要求1所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料，其特征在于，所述的阻燃劑為三 聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑。
4. 根據權利要求1所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料，其特征在于，所述的成核劑為由 質量比2 :1?3 :0. 5?1的納米Si02、蒙脫土以及聚碳酸酯制成。
5. 根據權利要求1所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料，其特征在于，所述的增強組分為 無機填料、玻璃纖維中的一種或兩種。
6. 根據權利要求5所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料，其特征在于，所述的增強組分為 無堿玻璃纖維。
7. 根據權利要求1所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料，其特征在于，所述的著色劑為炭 黑或者以聚酰胺為載體形成的炭黑母粒。
8. 根據權利要求1所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料，其特征在于，由以下重量百分比 原料制成： 聚酰胺 65%-75%; 阻燃劑 8%-18%; 成核劑 0.2%-0.5%； 增強組分 10%-20%; 助劑 0.3%-3%; 著色劑 0.2%-1%; 所述的成核劑為由質量比2 :1?3 :〇. 5?1的納米Si〇2、蒙脫土以及聚碳酸酯制成。
9. 根據權利要求1?8任一項所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料的制備方法，其特征 在于，包括以下步驟： 將聚酰胺、阻燃劑、成核劑、助劑和著色劑經混合后，從雙螺桿擠出機的主喂料口加入， 將增強組分在雙螺桿擠出機的側喂口加入，經熔融擠出造粒，得到高CTI阻燃聚酰胺染色 材料； 所述的雙螺桿擠出機的熔融擠出的溫度為160°C?250°C。
10. 根據權利要求9所述的高CTI阻燃聚酰胺染色材料的制備方法，其特征在于，所 述的雙螺桿擠出機為八節機筒的結構，從第一節機筒到第八節機筒的各段溫度為：210°C? 220°C、215°C? 225°C、230°C? 235°C、235°C? 245°C、235°C? 245°C、230°C? 240°C、 225°C?235°C、220°C：?230°C。
【文檔編號】C08K13/04GK104403310SQ201410604172
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】周淑芬, 黃志杰 申請人:浙江俊爾新材料股份有限公司, 上海俊爾新材料有限公司