[00126657]尼龙专用锑系高韧性阻燃母粒的研制

一、课题来源与背景 1．课题来源 该项目是2014年广西壮族自治区工业和信息化委员会下达的2014年第一批企业技术改造资金项目计划项目,下达文号为“桂工信投资[2014]276号”,承担单位为广西华锑科技有限公司。 2．课题背景 尼龙（PA）现已成为全球总用量最大的五大通用工程塑料之一,广泛应用在汽车电器、电动工具等带电的环境中。然而,这些带电环境极易产生电火花导致火情发生,特别是采用加入玻纤来增强尼龙（PA）的力学性能后使其产生“烛芯效应”,尼龙变得更易燃烧,一旦引起火灾,将严重威胁人们的生命财产安全。母粒是近年来发展起来的一种新型塑料阻燃添加剂。由超出常规添加量的阻燃剂加入载体树脂中经塑化黏合后可制得的浓缩型阻燃塑料母粒。在成型塑料制品时,可直接加入母粒。尼龙专用锑系高韧性阻燃母粒的研制成功,可使材料兼具良好的阻燃性与较高的柔韧性、加工性,进一步凸显锑系阻燃剂在PA加工领域的性能优势。同时可简化下游企业加工过程中助剂直接加入树脂的复杂工序,提高生产效率,更重要的是对保护生态环境及人民生命财产安全具有重要的意义。 二、技术原理及性能指标 1.技术原理 尼龙阻燃的方式大体上有2种,分别是使用添加型阻燃剂进行阻燃和在聚合物链上接枝或键合阻燃基团,提高聚酰胺本身的阻燃性能,而本项目采用了在实际应用中更为普遍的添加型阻燃剂对尼龙进行阻燃。 氧化锑作为重要的阻燃协效剂,其本身并无明显的阻燃效果,但与磷酸酯、含氮、含溴化合物并用,有较好的协同作用,阻燃效果会得到较大的提升,尤其是与卤素联用后阻燃效果极佳。尼龙又名聚酰胺,是一种主链上含有酰胺基团（-HNCO-）重复结构单元的热塑性高分子化合物,燃烧时会释放出含氮小分子,在空气中燃烧可生产部分含氮化合物,与氧化锑形成协同阻燃效应。间苯二酚双（二苯基）磷酸酯（RDP） 为有机型阻燃剂,同时具有阻燃、增塑和抗氧化功能,与有机树脂具有良好的相容性。其磷含量10.78%,温度约为265℃时会分解出部分自由基,可与氢氧化镁（MH）复配阻燃PA6,当m（PA6）：m（MH）：m（RDP）=45：50：5时,其阻燃性能和燃烧性能最佳。项目根据尼龙和氧化锑的特性,筛选出优质的协同阻燃剂、增塑剂、分散剂等成分,使其形成一个可自主协同阻燃的阻燃体系。完成前期的复配工序后,将共混物料转移至双螺杆锥型挤出机进行高温熔融、塑化、挤出、冷却和造粒等工序,制得产品。 2.性能指标 根据实验方法制备出的膨润土协同氧化锑复合纳米阻燃材料主要性能：拉伸强度：34.8MPa;断裂伸长率：12%;简支梁无缺口抗冲击强度：79MPa;氧指数：33.7%;塑料燃烧性能UL94（3.0mm）：V-0。 三、技术的创造性与先进性 1. 成功开发了尼龙专用锑系高韧性阻燃母粒,该母粒添加阻燃尼龙复合材料时,可使大幅提高复合材料的阻燃性能,同时对尼龙复合材料力学性能的影响较小。 2、项目产品配方选用无毒、无害的环保型阻燃剂与氧化锑进行复配阻燃,且母粒载体、增塑剂、复配阻燃剂与氧化锑之间具有协同阻燃作用,无需额外添加卤系阻燃剂与氧化锑进行协效阻燃便可达到较为理想的阻燃效果。简化了材料阻燃加工工序,降低了材料的阻燃成本,提高了阻燃材料的环保性。 3. 项目通过对无机阻燃剂进行表面改性,提高其分散性以及与树脂载体的相容性,使该母粒产品的有效阻燃成分高达85%。 经国内查新资料显示,目前国内有极少数的科研院所和企业开展锑系阻燃尼龙树脂的研究,且均集中在锑系阻燃改性复合材料或者低含量阻燃母粒方面,未发现有关高含量锑系尼龙用的高韧性阻燃母粒的研究,市场上亦没有该类产品出售。据查新表明,其技术指标达到国内领先水平。 四、技术的成熟程度,适用范围及安全性 目前,我公司已掌握了尼龙专用锑系高韧性阻燃母粒的复配共混工艺与挤出造粒工艺,该产品可作为阻燃添加剂直接应用于尼龙材料的加工成型,提高尼龙材料的阻燃性能与力学性能。在生产过程中不需消耗柴油、燃料,仅需220V居民用电（实验设备）和380V生产用电（生产设备）以及冷却水即可进行生产,安全环保。在原料使用方面均为无毒或低毒材料,而大部分为粉体材料,在混配料及制备过程中会有微量粉尘飞扬,在配料制备过程中配备吸尘系统和装置即可确保作业环境的安全性和卫生性。 五、应用情况及存在的问题 1． 应用情况 尼龙专用锑系高韧性阻燃母粒属于阻燃产品细分市场的新品种,市场尚需时间去接受,特别是国内市场对本项目产品的接受仍需要更多的时间。目前应用范围较小,仅根据特定需求的客户订单安排生产。 2． 存在的问题 受市场波动以及市场对新产品接受程度等的影响,本项目研制的尼龙专用锑系高韧性阻燃母粒新产品的生产及销售情况并不理想。 六、历年获奖情况 无