本發(fā)明涉及高分子材料，特別涉及一種尼龍材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)市場的全面拓展，其動(dòng)力系統(tǒng)、電控系統(tǒng)對(duì)分配電流的連接器需求量快速增長，該類部件要求有較高的安全性，材料的灼熱絲起燃溫度要求較高，且更高溫度起燃后應(yīng)迅速熄滅。添加傳統(tǒng)溴系阻燃劑的材料無法滿足環(huán)保要求，故需要開發(fā)具有高阻燃性能，且更加環(huán)保的阻燃材料。

2、尼龍材料具有加工性、耐化學(xué)性和機(jī)械性能良好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于市場。但尼龍屬于可燃材料，在燃燒時(shí)會(huì)放出大量煙霧及有毒氣體，并伴隨著滴落及引燃現(xiàn)象，無法滿足家電及電子電器的高阻燃要求。

3、尼龍材料的阻燃改性體系主要包括鹵系阻燃改性及無鹵阻燃改性兩種，其中，鹵系阻燃改性尼龍的阻燃效果良好、制備工藝簡單，但其燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量有毒的鹵系氣體、逃逸到空氣后又易與水分結(jié)合形成強(qiáng)腐蝕性液體，會(huì)嚴(yán)重危害人體健康，還會(huì)為火災(zāi)災(zāi)情逃生造成阻礙；相比之下，以氮系和磷系為主的無鹵阻燃劑安全性較好，且對(duì)環(huán)境更加友好。

4、無鹵阻燃改性尼龍目前常用的阻燃劑為三聚氰胺氰尿酸鹽(mca)阻燃劑。mca屬于氮系阻燃劑，本體為具有油膩感的粉體，具有一定的潤滑效果。其阻燃機(jī)理主要有以下幾點(diǎn)：①mca阻燃劑分子結(jié)構(gòu)存在大面積氫鍵網(wǎng)絡(luò)，具有良好的耐熱性，在材料受熱分解時(shí)能幫助尼龍基材吸收大量熱量，降低整體溫度；②mca阻燃劑在燃燒時(shí)能夠快速碳化生成難燃的致密蜂窩狀不燃碳層，這些泡沫狀的碳層有效的限制了熱量的擴(kuò)散，阻隔了氧氣；③mca阻燃劑受熱分解后能夠釋放出氮?dú)庑纬啥栊詺夥眨♂尡砻嫜鯕鈴亩鴾p少燃燒反應(yīng)；④mca無鹵阻燃尼龍能通過滴落燃燒過程中的軟化部分來帶走熱量。

5、然而，僅使用mca進(jìn)行改性的尼龍材料還存在以下缺陷：①尼龍灼熱絲起燃溫度不理想；②mca在尼龍材料中分散性較差、易導(dǎo)致阻燃性能不足；③注塑過程易有小分子析出導(dǎo)致清理模具時(shí)間間隔縮短；④mca會(huì)降低尼龍結(jié)晶速度導(dǎo)致成型時(shí)間延長。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種尼龍材料；本發(fā)明的目的之二在于提供這種尼龍材料的制備方法；本發(fā)明的目的之三在于提供這種尼龍材料的應(yīng)用。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明的第一方面提供了一種尼龍材料，包括以下質(zhì)量百分比的制備原料：70％-85％尼龍樹脂、8％-15％氮系阻燃劑、2％-8％磷系阻燃劑和1％-8％協(xié)效阻燃劑。

4、本發(fā)明中，針對(duì)單一使用氮系阻燃劑時(shí)阻燃效果不佳的問題，將氮系阻燃劑與磷系阻燃劑復(fù)合使用，氮系阻燃劑可以在分解時(shí)釋放氮?dú)猓纬啥栊詺庀?，減少氧氣濃度，從而抑制燃燒，磷系阻燃劑可以通過釋放磷酸和五氧化二磷等物質(zhì)形成固相和氣相的阻燃屏障，復(fù)合使用時(shí)，兩種阻燃劑可以互補(bǔ)彼此的阻燃機(jī)制，提升材料的阻燃性。

5、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述尼龍樹脂選自聚己內(nèi)酰胺(尼龍6)、聚己二酰己二胺(尼龍66)中的至少一種。

6、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述氮系阻燃劑包括三聚氰胺氰尿酸鹽(mca)。

7、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述磷系阻燃劑選自三聚氰胺焦磷酸鹽、肌醇六磷酸鋅中的至少一種。

8、在本發(fā)明的一些具體實(shí)施例中，所述磷系阻燃劑為三聚氰胺焦磷酸鹽與肌醇六磷酸鋅以任意比例組成的復(fù)配磷系阻燃劑。

9、本發(fā)明中，選用的磷系阻燃劑三聚氰胺焦磷酸鹽(蜜胺焦磷酸鹽)和肌醇六磷酸鋅(植酸鋅)均具有較高的磷含量，單獨(dú)添加時(shí)可以改善材料的阻燃性，與三聚氰胺焦磷酸鹽相比，肌醇六磷酸鋅的磷含量更高，與三聚氰胺焦磷酸鹽共同使用可以使材料受熱時(shí)能放出更多的磷酸組分，提升材料的阻燃效率，且肌醇六磷酸鋅為生物基材料，對(duì)環(huán)境更加友好。

10、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述協(xié)效阻燃劑選自硼酸鋅、玻璃粉中的至少一種。

11、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述玻璃粉的熔點(diǎn)小于800℃。

12、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述協(xié)效阻燃劑為質(zhì)量比為1:(1-5)的硼酸鋅與玻璃粉的復(fù)配物。

13、本發(fā)明中，添加硼酸鋅與玻璃粉作為協(xié)效阻燃劑，能夠使材料在燃燒過程中形成致密的玻璃化涂層，阻隔熱量的擴(kuò)散和可燃?xì)怏w的逃逸，同時(shí)促進(jìn)成炭，提高阻燃效率。

14、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述尼龍材料還包括以下制備原料：0.1％-2％成核劑。

15、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述成核劑選自滑石粉，以及硬脂酸鈣和單硬脂酸甘油酯中的至少一種。

16、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述滑石粉占成核劑質(zhì)量的70％-80％。

17、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述滑石粉的粒徑為8000-12000目。

18、本發(fā)明中，成核劑中包括有機(jī)成核劑和無機(jī)成核劑，且無機(jī)成核劑占較大比重，以納米級(jí)滑石粉為成核劑時(shí)，相比于有機(jī)成核劑，能夠降低成本和資源依賴，改善材料的結(jié)晶性，降低材料的成型周期，提高成型效率；再添加硬脂酸鈣和/或單硬脂酸甘油酯有機(jī)成核劑，能夠提高滑石粉在加工過程中的分散性，改善材料注塑成型時(shí)的脫模效果。

19、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述尼龍材料還包括以下制備原料：0.1％-1％抗氧劑和0.01％-0.2％表面改性劑。

20、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述抗氧劑選自受阻酚類抗氧劑、硫酯類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑中的至少一種。

21、在本發(fā)明的一些具體實(shí)施例中，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑與亞磷酸酯類抗氧劑的復(fù)配物。

22、在本發(fā)明的一些具體實(shí)施例中，所述受阻酚類抗氧劑與亞磷酸酯類抗氧劑的質(zhì)量比為(2-3):1。

23、在本發(fā)明的一些具體實(shí)施例中，所述受阻酚類抗氧劑選自n,n'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺(抗氧劑1098)、2,6-二叔丁基對(duì)甲基苯酚(bht)、β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧劑1076)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)、二縮三乙二醇雙[β-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯](抗氧劑245)中的至少一種。

24、在本發(fā)明的一些具體實(shí)施例中，所述亞磷酸酯類抗氧劑選自三[2,4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯(抗氧劑168)、亞磷酸雙酚a酯、亞磷酸三苯酯(tpp)、二苯基異辛基亞磷酸酯(odpp)中的至少一種。

25、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述表面活性劑選自氨基硅烷偶聯(lián)劑、環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑中的至少一種。

26、在本發(fā)明的一些具體實(shí)施例中，所述表面活性劑選自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一種。

27、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述尼龍材料包括以下制備原料：

28、尼龍樹脂??????????70％-85％；

29、氮系阻燃劑????????8％-15％；

30、磷系阻燃劑????????2％-8％；

31、

32、在本發(fā)明的一些具體實(shí)施例中，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述尼龍材料包括以下制備原料：

33、

34、在本發(fā)明的一些具體實(shí)施例中，所述尼龍材料的密度為1.1-1.3g/cm3。

35、在本發(fā)明的一些具體實(shí)施例中，所述尼龍材料的灼熱絲起燃溫度≥725℃。

36、本發(fā)明的第二方面提供了本發(fā)明第一方面所述的尼龍材料的制備方法，包括以下步驟：

37、將除磷系阻燃劑以外的各制備原料混合，得到預(yù)混料；將所述預(yù)混料從雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口加入，進(jìn)行熔融混煉；將所述磷系阻燃劑從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)喂料口加入，熔融擠出造粒，得到所述的尼龍材料。

38、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述制備方法具體包括以下步驟：

39、先將尼龍樹脂、成核劑、協(xié)效阻燃劑和表面改性劑混合，再加入氮系阻燃劑和抗氧劑混合，得到預(yù)混料；將所述預(yù)混料從雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口加入，進(jìn)行熔融混煉；將所述磷系阻燃劑從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)喂料口加入，熔融擠出造粒，得到所述的尼龍材料。

40、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述預(yù)混料的混合轉(zhuǎn)速為800-1500r/min。

41、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述預(yù)混料的混合溫度為40-50℃。

42、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述預(yù)混料的混合時(shí)間為3-5min。

43、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述雙螺桿擠出機(jī)，從料斗到模頭的各段筒體的溫度分別為：第一段筒體：170-190℃，第二段筒體：220-240℃，第三段筒體：230-250℃，第四段筒體：240-260℃，第五段筒體：250-270℃，第六段筒體：250-270℃，第七段筒體：220-240℃，第八段筒體：210-230℃，第九段筒體：210-230℃。

44、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述側(cè)喂料口位于所述雙螺桿擠出機(jī)的第五段筒體。

45、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為240-260℃。

46、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為300-600r/min。

47、本發(fā)明中，鑒于磷系阻燃劑耐溫性較差，制備過程中將其從側(cè)喂料口加入，減少了其在加工過程中的降解損失及加工發(fā)泡不穩(wěn)定等問題，最大化發(fā)揮阻燃劑的作用，改善材料的阻燃性能。

48、本發(fā)明的第三方面提供了本發(fā)明第一方面所述的尼龍材料在制備電池組件制品中的應(yīng)用。

49、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述電池組件制品包括新能源電動(dòng)汽車和/或其他電子電器設(shè)備的電子連接器、電池倉、低壓開關(guān)、外殼、配電系統(tǒng)端子。

50、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

51、1)本發(fā)明提供的尼龍材料，在傳統(tǒng)的氮系阻燃體系中加入磷系阻燃劑和協(xié)效阻燃劑，使得材料灼熱絲起燃溫度升高，滴落速度和滴落引燃概率降低，材料的阻燃性能得到改善；

52、2)本發(fā)明提供的尼龍材料，添加成核劑，使得材料的結(jié)晶溫度升高，成型周期縮短，脫模效果改善；

53、3)本發(fā)明提供的尼龍材料得制備方法，步驟簡單，工藝條件溫和，采用磷系阻燃劑側(cè)喂得方式，減少了加工過程中阻燃劑的降解失效和發(fā)泡分解，保障了阻燃劑的功效；

54、4)本發(fā)明提供的尼龍材料，灼熱絲起燃溫度可達(dá)745℃，dsc結(jié)晶溫度可達(dá)187℃，脫模效果好，滴落速度慢，滴落引燃概率低，能夠滿足電池組件制品對(duì)材料的性能要求，可以用于電子電器設(shè)備的電子連接器、電池倉、低壓開關(guān)、外殼或配電系統(tǒng)端子的制備中。