本發(fā)明屬于高分子材料改性領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6及其制備方法。

背景技術(shù)：

相對于無機(jī)和金屬材料，高分子材料的易燃性已經(jīng)嚴(yán)重制約著其更廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。因此，開展相關(guān)阻燃研究具有重大的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。研究證實，通過添加阻燃劑來改善高分子材料的阻燃性是一個行之有效的方法；所以，開發(fā)高效的阻燃劑成為高分子材料阻燃領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

尼龍6具有優(yōu)良的綜合性能，在工程塑料領(lǐng)域占有重要地位。但是在具有各方面優(yōu)異性能的同時，尼龍6也具有相對易燃等缺點(diǎn)，這極大地限制了它在某些領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，尤其是電子、電器產(chǎn)品在使用過程中因故障造成溫度過高或高壓放電時，尼龍6極易引起燃燒而發(fā)生火災(zāi)。因此，開發(fā)阻燃性能良好的尼龍6顯得迫切而有必要；通過阻燃改性，提高尼龍材料的阻燃性，進(jìn)而促進(jìn)相關(guān)行業(yè)產(chǎn)品向高性能、高質(zhì)量方向發(fā)展，具有重要的實際意義。

cn102898683a公開了一種尼龍6用復(fù)合環(huán)保阻燃劑，由三甲硅基甲基膦酸二甲酯、氰尿酸三聚氰胺、三氧化二銻、偏硼酸鋇和八鉬酸銨組成，不含鹵素且具有良好的阻燃功能；cn104744690a公開了一種阻燃尼龍6及其制備方法，將氨甲基苯基次膦酸加入到阻燃尼龍6的聚合體系中，使得阻燃劑與尼龍6完美結(jié)合，不僅不會對尼龍6的機(jī)械性能產(chǎn)生負(fù)面影響，還可以在阻燃劑添加很少的情況下使得尼龍6具有很好的阻燃效果。但是，上述復(fù)配型阻燃劑在無鹵阻燃方面雖取得良好效果，但該類阻燃劑存在著阻燃性能不持久、對基體力學(xué)性能破壞較大的缺點(diǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在阻燃性能不持久、對基體力學(xué)性能破壞較大、不環(huán)保等缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6及其制備方法，通過引入阻燃性能好、環(huán)保且耐水溶性的的單組份磷-氮膨脹型阻燃劑與無機(jī)協(xié)效阻燃劑共同阻燃尼龍6，獲得力學(xué)性能和阻燃性能俱佳、且安全環(huán)保的高性能尼龍6改性材料。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6，由包含以下重量份的組分組成：尼龍650-90份，磷-氮單組份膨脹型阻燃劑5-25份，無機(jī)協(xié)效阻燃劑2-10份，相容劑2-10份，抗氧劑1-5份。

所述的尼龍6由己內(nèi)酰胺、氨甲基苯基次膦酸和聚合物催化劑聚合而成，極限氧指數(shù)為30-35。

所述的單組份磷-氮膨脹型阻燃劑選自季戊四醇螺環(huán)磷酰對甲苯胺、聚乙二胺季戊四醇雙磷酸酯和新戊二醇環(huán)磷酰三聚氰胺中一種或兩種以上組合。

所述的無機(jī)協(xié)效阻燃劑選自氫氧化鎂、銻酸鈉和硼酸鋅中的一種或兩種以上組合。

所述的相容劑選自馬來酸酐接枝聚丙烯(pp-g-mah)、馬來酸酐接枝聚乙烯(pe-g-mah)、馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(poe-g-mah)或馬來酸酐接枝乙丙橡膠(epdm-g-mah)中的一種。

所述的抗氧劑選自亞磷酸苯二異癸酯、多烷基雙酚a亞磷酸酯或丙烯酸酯類抗氧劑中的一種或兩種以上組合。

所述的丙烯酸酯類抗氧劑選自3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙烯酸酯、3-(3-叔丁基-4-羥基苯基)丙烯酸酯或3-(3，5-二叔丁基-2羥基苯基)丙烯酸酯中的一種。

一種環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6的制備方法，包含以下步驟：

(1)按照配比稱取各種原料，將尼龍6在90-120℃真空烘箱中干燥1-3h，然后將干燥處理后的尼龍6與磷-氮單組份膨脹型阻燃劑、無機(jī)協(xié)效阻燃劑、相容劑、抗氧劑加入到高速混料機(jī)中充分混合均勻；

(2)將步驟(1)中的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融成熔體，擠出溫度為235-285℃，擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為100-500r/min，然后分切、干燥、冷卻、包裝即得環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：通過引入阻燃性能好、環(huán)保且耐水溶性的的單組份磷-氮膨脹型阻燃劑與無機(jī)協(xié)效阻燃劑共同阻燃尼龍6，獲得力學(xué)性能和阻燃性能俱佳的尼龍6，同時降低了尼龍6的吸水率；另一方面，兼具環(huán)保和阻燃的性能，進(jìn)一步擴(kuò)大了尼龍6的應(yīng)用領(lǐng)域，表現(xiàn)出良好的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景；加工過程簡單，易于控制。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實施例1

一種環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6，由包含以下重量份的組分組成：尼龍650-90份，磷-氮單組份膨脹型阻燃劑5-25份，無機(jī)協(xié)效阻燃劑2-10份，相容劑2-10份，抗氧劑1-5份。

其中，單組份磷-氮膨脹型阻燃劑選自季戊四醇螺環(huán)磷酰對甲苯胺、聚乙二胺季戊四醇雙磷酸酯和新戊二醇環(huán)磷酰三聚氰胺中一種或兩種以上組合；無機(jī)協(xié)效阻燃劑選自氫氧化鎂、銻酸鈉和硼酸鋅中的一種或兩種以上組合；相容劑選自馬來酸酐接枝聚丙烯(pp-g-mah)、馬來酸酐接枝聚乙烯(pe-g-mah)、馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(poe-g-mah)或馬來酸酐接枝乙丙橡膠(epdm-g-mah)中的一種；抗氧劑選自亞磷酸苯二異癸酯、多烷基雙酚a亞磷酸酯或丙烯酸酯類抗氧劑中的一種或兩種以上組合；丙烯酸酯類抗氧劑選自3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙烯酸酯、3-(3-叔丁基-4-羥基苯基)丙烯酸酯或3-(3，5-二叔丁基-2羥基苯基)丙烯酸酯中的一種。

一種環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6的制備方法，包含以下步驟：

(1)按照配比稱取各種原料，將尼龍6在90-120℃真空烘箱中干燥1-3h，然后將干燥處理后的尼龍6與磷-氮單組份膨脹型阻燃劑、無機(jī)協(xié)效阻燃劑、相容劑、抗氧劑加入到高速混料機(jī)中充分混合均勻；(2)將步驟(1)中的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融成熔體，擠出溫度為235-285℃，擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為100-500r/min，然后分切、干燥、冷卻、包裝即得環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6。

實施例2

一種環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6，由包含以下重量份的組分組成：尼龍650份，磷-氮單組份膨脹型阻燃劑25份，無機(jī)協(xié)效阻燃劑10份，相容劑10份，抗氧劑5份。

其中，單組份磷-氮膨脹型阻燃劑為季戊四醇螺環(huán)磷酰對甲苯胺；無機(jī)協(xié)效阻燃劑為氫氧化鎂；相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯(pp-g-mah)；抗氧劑為亞磷酸苯二異癸酯。

一種環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6的制備方法，包含以下步驟：

(1)按照配比稱取各種原料，將尼龍6在120℃真空烘箱中干燥3h，然后將干燥處理后的尼龍6與磷-氮單組份膨脹型阻燃劑、無機(jī)協(xié)效阻燃劑、相容劑、抗氧劑加入到高速混料機(jī)中充分混合均勻；(2)將步驟(1)中的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融成熔體，擠出溫度為285℃，擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為500r/min，然后分切、干燥、冷卻、包裝即得環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6。

實施例3

一種環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6，由包含以下重量份的組分組成：尼龍690份，磷-氮單組份膨脹型阻燃劑5份，無機(jī)協(xié)效阻燃劑2份，相容劑2份，抗氧劑1份。

其中，單組份磷-氮膨脹型阻燃劑為聚乙二胺季戊四醇雙磷酸酯；無機(jī)協(xié)效阻燃劑為銻酸鈉；相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯(pe-g-mah)；抗氧劑為多烷基雙酚a亞磷酸酯。

一種環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6的制備方法，包含以下步驟：(1)按照配比稱取各種原料，將尼龍6在90℃真空烘箱中干燥1h，然后將干燥處理后的尼龍6與磷-氮單組份膨脹型阻燃劑、無機(jī)協(xié)效阻燃劑、相容劑、抗氧劑加入到高速混料機(jī)中充分混合均勻；(2)將步驟(1)中的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融成熔體，擠出溫度為235℃，擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為100r/min，然后分切、干燥、冷卻、包裝即得環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6。

實施例4

一種環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6，由包含以下重量份的組分組成：尼龍670份，磷-氮單組份膨脹型阻燃劑15份，無機(jī)協(xié)效阻燃劑6份，相容劑6份，抗氧劑3份。

其中，單組份磷-氮膨脹型阻燃劑為新戊二醇環(huán)磷酰三聚氰胺；無機(jī)協(xié)效阻燃劑為硼酸鋅；相容劑為馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(poe-g-mah)；抗氧劑為3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙烯酸酯。

一種環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6的制備方法，包含以下步驟：(1)按照配比稱取各種原料，將尼龍6在100℃真空烘箱中干燥2h，然后將干燥處理后的尼龍6與磷-氮單組份膨脹型阻燃劑、無機(jī)協(xié)效阻燃劑、相容劑、抗氧劑加入到高速混料機(jī)中充分混合均勻；(2)將步驟(1)中的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融成熔體，擠出溫度為255℃，擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/min，然后分切、干燥、冷卻、包裝即得環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6。

實施例5

一種環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6，由包含以下重量份的組分組成：尼龍665份，磷-氮單組份膨脹型阻燃劑20份，無機(jī)協(xié)效阻燃劑10份，相容劑4份，抗氧劑1份。

其中，單組份磷-氮膨脹型阻燃劑為聚乙二胺季戊四醇雙磷酸酯和新戊二醇環(huán)磷酰三聚氰胺的混合物；無機(jī)協(xié)效阻燃劑為氫氧化鎂和銻酸鈉的混合物；相容劑為馬來酸酐接枝乙丙橡膠(epdm-g-mah)；抗氧劑選自亞磷酸苯二異癸酯和多烷基雙酚a亞磷酸酯的混合物。

一種環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6的制備方法，包含以下步驟：(1)按照配比稱取各種原料，將尼龍6在110℃真空烘箱中干燥1.5h，然后將干燥處理后的尼龍6與磷-氮單組份膨脹型阻燃劑、無機(jī)協(xié)效阻燃劑、相容劑、抗氧劑加入到高速混料機(jī)中充分混合均勻；(2)將步驟(1)中的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融成熔體，擠出溫度為270℃，擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為400r/min，然后分切、干燥、冷卻、包裝即得環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑改性尼龍6。

經(jīng)測試，環(huán)保型磷-氮單組份膨脹型阻燃劑具有良好的成炭性能，500℃時，其殘?zhí)苛靠蛇_(dá)41.7％，可在尼龍6分解前快速分解生成大量的炭保護(hù)層，用于尼龍6的阻燃性能達(dá)到ul-94ⅴ-0級別；材料綜合力學(xué)性能也得到很大提高，環(huán)保安全，具有良好的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施例對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。