1.本发明涉及c08l77/00，更具体地，本发明涉及一种无卤阻燃尼龙材料及其制备方法。
链烷基的一种尼龙材料，具有较高的耐高温和力学性能，但是因为半芳香尼龙中的亚甲基的结构和酰胺结构，使得尼龙容易燃烧。
苯基氧化膦和氨基磺酸胍。该阻燃尼龙组合物不仅阻燃性能较佳，同时具有比常规尼龙树脂更好的力学性能。
4.但是目前的阻燃尼龙在提高阻燃效果的同时，可能影响尼龙材料的强度，耐高温性能和白度等，影响尼龙材料的综合性能。
5.为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种无卤阻燃尼龙材料，所述尼龙材料的制备原料按重量份计，包括半芳香尼龙100份、金属磷酸盐阻燃剂20～40份、阻燃增效剂5～10份、功能母粒6～10份、增强填料20～40份。
6.作为本发明一种优选的技术方案，所述金属磷酸盐阻燃剂选自二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、二甲基次磷酸锌、二苯基次磷酸锌、二苯基次磷酸铝、甲基乙基次磷酸锌、甲基乙基次磷酸铝中的一种或多种。
7.作为本发明一种优选的技术方案，所述功能母粒的制备原料包括：半芳香尼龙二和含硅粉体，重量比为(50～60)：(20～30)。
8.作为本发明一种优选的技术方案，所述含硅粉体为改性含硅粉体，所述改性含硅粉体的制备原料包括钛酸酯偶联剂和含硅粉体，钛酸酯偶联剂占含硅粉体的2～4wt％。
9.作为本发明一种优选的技术方案，所述钛酸酯偶联剂选自单烷氧基型钛酸酯偶联剂、单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂、整合型钛酸酯偶联剂和配位体型钛酸酯偶联剂中的一种或多种。
10.作为本发明一种优选的技术方案，所述功能母粒的制备原料还包括松香改性马来酸酯，所述改性含硅粉体和松香改性马来酸酯的重量比为(20～30)：(10～15)。
11.作为本发明一种优选的技术方案，所述增强填料选自玻璃纤维、金属氧化物、聚苯硫醚中的一种或多种。
12.作为本发明一种优选的技术方案，所述金属氧化物选自二氧化钛、二氧化硅、氧化锌中的一种或多种。
13.作为本发明一种优选的技术方案，所述金属氧化物为羟基脂肪酸盐改性金属氧化物，所述羟基脂肪酸盐改性金属氧化物中如羟基脂肪酸盐和金属氧化物的重量比为(2～
14.本发明第二个方面提供了一种所述的无卤阻燃尼龙材料的制备方法，包括：将尼龙材料的制备原料熔融共混，得到所述尼龙材料。
16.(1)本发明通过使用合适的阻燃剂，利用凝聚相和气相阻燃共同作用的方式，得到的阻燃尼龙具有高的阻燃等级。
17.(2)且通过添加功能母粒，利用功能母粒中的分子筛、硅藻土和蒙脱土等促进对气味吸附的同时，还可通过合适偶联剂和松香改性马来酸酯等的作用改善加工过程中白度降低的问题，得到更高白度的材料；
18.(3)此外，发明人发现，通过控制增强填料中金属氧化物，尤其是使用含羟基脂肪酸盐改性金属氧化物，可改善因为偶联剂和水较好的结合性带来的吸水，尤其是高温吸水的问题，提高耐水性能。
19.(4)通过本发明提供的尼龙材料，可在实现高阻燃的同时，提高白度、强度和耐水等综合性能，且可减少刺激性气体的释放，提供更安全环保的加工环境。
20.本文中使用的，术语“和/或”包括相关列举项目的一个或多个的任何和全部组合。表述例如
的至少一个(种)”当在要素列表之前或之后时，修饰整个要素列表而不修饰所述列表的单独要素。
21.本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式的目的且不意图限制本发明构思。单数形式“一个(种)(不定冠词，a，an)”和“所述(该)”包括复数指示物，除非上下文清楚地另有规定。下文中，将理解，本文中使用的术语例如“包括”、“具有(拥有)”和“包含”意图表示存在说明书中公开的特征、数、步骤、动作、组分(部件)、部分、和/或其组合，并且不意图排除可存在或可增加一个或多个另外的特征、数、步骤、动作、组分(部件)、部分、和/或其组合的可能性。术语“或”意味着“和/或”。表述“/”可根据上下文而解释为“和”或者“或”。
22.除非另外定义，在本文中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与该总的发明构思所属领域的普通技术人员通常理解的相同。将进一步理解，术语，例如在常用词典中定义的那些，应被解释为其含义与它们在本公开内容和相关领域的背景中的含义一致，并且将不以理想化或过于形式的意义进行解释，除非在本文中清楚地如此定义。
23.以下通过具体实施方式说明本发明，但不局限于以下给出的具体实施例。
24.本发明第一个方面提供了一种无卤阻燃尼龙材料，尼龙材料的制备原料按重量份计，包括半芳香尼龙100份、金属磷酸盐阻燃剂20～40份、阻燃增效剂5～10份、功能母粒6～10份、增强填料20～40份。
26.在一种实施方式中，本发明所述半芳香尼龙选自pa6t、pa11t、pa 9t、pa4t、pa10t、pa12t中的一种或多种。本发明所述半芳香尼龙可自制和购买，不做具体限定，当购买时，可购自三井化学、杜邦等，如杜邦的pa6t fr52g45nhf、pa6t htn53g50lrhf nc010、pa6t htn53g50lrhf wt619a、pa6t htnfe18502 yl531a。
28.在一种实施方式中，本发明所述金属磷酸盐阻燃剂选自二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、二甲基次磷酸锌、二苯基次磷酸锌、二苯基次磷酸铝、甲基乙基次磷酸锌、甲基乙基次磷酸铝中的一种或多种，优选为二乙基次磷酸铝、二甲基次磷酸锌、甲基乙基次磷酸锌、甲基乙基次磷酸铝中的至少一种，和三聚氰胺聚磷酸盐、二苯基次磷酸锌、二苯基次磷酸铝中的至少一种，重量比为1：(0.2～0.4)。
30.在一种实施方式中，本发明所述阻燃增效剂选自氢氧化镁、磷酸铈、焦磷酸锰、磷酸铁中的一种或多种，优选为氢氧化镁。
32.在一种实施方式中，本发明所述功能母粒的制备原料包括：半芳香尼龙二和含硅粉体，重量比为(50～60)：(20～30)。所述半芳香尼龙二可和半芳香尼龙的种类相同或不同，不做具体限定。
33.优选地，本发明所述含硅粉体包括硅藻土和蒙脱土，重量比为1：(0.5～1)。
34.更优选地，本发明所述含硅粉体为改性含硅粉体，所述改性含硅粉体的制备原料包括钛酸酯偶联剂和含硅粉体，钛酸酯偶联剂占含硅粉体的2～4wt％。
35.进一步优选地，本发明所述钛酸酯偶联剂选自单烷氧基型钛酸酯偶联剂、单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂、整合型钛酸酯偶联剂和配位体型钛酸酯偶联剂中的一种或多种。优选为单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂，可列举的有，kenrich的kr
36.述改性含硅粉体的制备方法为本领域熟知的方法，不做具体限定，在一种实施方式中，所述改性含硅粉体的制备方法包括：将含硅粉体加入水中，超声后，加热至60～80℃，加入钛酸酯偶联剂，反应3～5h，洗涤、干燥，得到所述改性含硅粉体。
37.所述功能母粒可通过熔融共混的方法制备得到，不做具体限定，在一种实施方式中，所述功能母粒的制备方法包括：将功能母粒的制备原料共混挤出，得到所述功能母粒。
38.本发明通过选择低烟无卤的阻燃剂和阻燃增效剂共同作用，可促进聚合物成碳的同时，出去自由基，可提高阻燃效果，但是发明人发现，在熔融加工过程中，阻燃剂和阻燃协效剂可能存在部分分解、炭化等问题，使得成品变黄等，且在制备过程中，半芳香尼龙残留的单体等可能会发生会发等，出现刺激性气味，而本发明通过添加功能母粒，尤其是多孔道的硅藻土和层状的蒙脱土和尼龙共混得到的功能母粒，可促进小分子单体吸附的同时，因为硅藻土和蒙脱土的负电作用，和金属磷酸盐阻燃剂和金属的阻燃增效剂作用，可促进阻燃剂和阻燃增效剂的稳定，提高成品的白度。
39.且发明人发现，为了提高含硅粉体和半芳香尼龙的共混性能，可添加偶联剂，而当添加单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂时，一方面可以和含硅分体发生交联吸附，另一方面焦磷酸酯可能会部分得到磷酸酯基团，当在尼龙材料中和阻燃剂作用时，可进一步促进对阻燃剂的吸附和稳定，相比于单烷氧基型钛酸酯偶联剂，可进一步提高成品白度。
40.此外，发明人发现，当使用单一的硅藻土或蒙脱土时，其对刺激性气味和白度的改善有所下降，这可能是因为硅藻土的多孔结构和蒙脱土的片层结构在母粒中相互排斥，使得母粒中多孔硅藻土被蒙脱土一维层状结构分隔，和半芳香尼龙二形成更细小均匀的包覆，从而当用于成品制备时，可更加分散在半芳香尼龙中，充分和小分子单体以及阻燃剂等
41.更进一步优选地，本发明所述功能母粒的制备原料还包括松香改性马来酸酯(cas号：8050
0)，所述改性含硅粉体和松香改性马来酸酯的重量比为(20～30)：(10～15)。
42.此外，发明人发现，虽然功能母粒的添加有利于增强填料，如玻纤的分散，但也存在浮纤等问题，这可能是因为部分玻纤因为含硅粒子之间的排斥，使得部分移动到成品表面，出现浮纤，而发明人发现，通过在功能母粒中添加松香改性马来酸酯，可有利于避免浮纤等问题的出现，且促进成品强度和阻燃性能的提高。
43.这可能是因为通过添加松香改性马来酸酯，得到的功能母粒中使得含硅粒子外部分包覆松香改性马来酸酯的结构，当在熔融共混过程中，随着增强填料和功能母粒、半芳香尼龙之间发生剪切接触，利用大位阻氢化菲核和多酯基的结构，促进了玻璃纤维和含硅粒子以及半芳香尼龙的充分接触和分子间作用力的提高，避免了暴露在成品表面，造成浮纤等问题的同时，形成的交叉网络促进成品强度和阻燃性能的提高。
45.在一种实施方式中，本发明所述增强填料选自玻璃纤维、金属氧化物、聚苯硫醚中的一种或多种。优选为玻璃纤维和金属氧化物，重量比为1：(0.3～0.5)。
46.优选地，本发明所述金属氧化物选自二氧化钛、二氧化硅、氧化锌中的一种或多种。
47.更优选地，本发明所述金属氧化物为羟基脂肪酸盐改性金属氧化物，所述羟基脂肪酸盐改性金属氧化物中羟基脂肪酸盐和金属氧化物的重量比为(2～5)：100。
49.本发明所述羟基脂肪酸盐改性金属氧化物的制备方法为本领域熟知的制备方法，不做具体限定，在一种实施方式中，所述羟基脂肪酸盐改性金属氧化物的制备方法包括：将金属氧化物和羟基脂肪酸盐在90～110℃混合20～30min，得到所述羟基脂肪酸盐改性金属氧化物。
50.发明人发现，当使用单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂对含硅粒子改性时，在提高阻燃和白度的同时，其生成的磷酸酯等基团具有较高的亲水性，造成成品的吸水性增加，尤其是在较高温度的吸水性增加，而发明人发现，通过使用玻璃纤维和羟基脂肪酸盐改性的金属氧化物共同作为增强填料时，可促进强度的提高的同时，促进耐水性和白度的增加。
51.这可能是因为当使用羟基脂肪酸盐改性的金属氧化物和玻璃纤维时，利用含硅粒子中焦磷酸酯和生成的磷酸酯等基团对羟基脂肪酸盐中金属离子好的螯合作用，以及负电的含硅粒子的吸附作用，得到的成品当受到水，尤其是高温水的侵蚀时，成品表面形成的金属氧化物粒子，如二氧化钛
半芳香尼龙网络可阻碍水的的渗透，以及焦磷酸和磷酸酯基团的吸水，从而提高耐水性。
52.且发明人发现，通过使用改性含硅粒子，通过和增强填料的吸附或者相容，还可改善二氧化钛等金属氧化物和玻璃纤维在半芳香尼龙中的分散，避免玻纤或金属氧化物的团聚，进一步促进光的散射和遮盖，从而促进成品白度和强度的提高。
55.作为助剂的实例，可列举的有，抗氧剂、润滑剂、增塑剂、光稳定剂、相容剂等，不做具体限定。
56.在一种实施方式中，本发明所述润滑剂选自硬脂醇、硅酮、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯均聚蜡中的一种或多种，不做具体限定。优选地，本发明所述尼龙材料的制备原料按重量份计，包括润滑剂1～3份。
57.在一种实施方式中，本发明所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂245、抗氧剂1098中的一种或多种，不做具体限定。优选地，本发明所述尼龙材料的制备原料按重量份计，包括抗氧剂0.1～5份。
58.本发明第二个方面提供一种如上所述的尼龙材料的制备方法，包括：将尼龙材料的制备原料熔融共混，得到所述尼龙材料。发明人发现，因为半芳香尼龙和增强填料、功能母粒中含硅粒子等的相容性问题，会影响最终成品的稳定，难以充分发挥阻燃、增强、提高白度和表面性能的作用，而本发明利用功能母粒首先将含硅粒子和半芳香尼龙共混，促进含硅粒子的分散和相容的同时，利用对含硅粒子和金属氧化物表面的改进，提高相互的协效，减少了金属氧化物和玻璃纤维的集束或者团聚，且通过将阻燃剂和阻燃增效剂随着功能母粒中的含硅粒子进行分散和作用，从而进一步促进了阻燃作用和增强作用的发挥，制备得到高增强、增韧和阻燃的尼龙材料。
61.本例提供一种无卤阻燃尼龙材料，尼龙材料的制备原料按重量份计，包括半芳香尼龙100份、金属磷酸盐阻燃剂35份、阻燃增效剂8份、功能母粒8份、增强填料30份、抗氧剂1份、润滑剂1份；所述半芳香尼龙、半芳香尼龙二购自杜邦的pa6t htn53g50lrhf wt619a，所述金属磷酸盐阻燃剂为二乙基次磷酸铝和三聚氰胺聚磷酸盐，重量比为1：0.3，所述阻燃增效剂为氢氧化镁，所述功能母粒的制备原料包括：半芳香尼龙二、含硅粉体，重量比为55：25，所述含硅粉体包括硅藻土和蒙脱土，重量比为1：0.8，所述含硅粉体为改性含硅粉体，所述改性含硅粉体的制备原料包括钛酸酯偶联剂和含硅粉体，钛酸酯偶联剂占含硅粉体的3wt％，所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂kr
tts，所述改性含硅粉体的制备方法包括：将含硅粉体加入水中，超声后，加热至70℃，加入钛酸酯偶联剂，反应4h，洗涤、干燥，得到所述改性含硅粉体，所述功能母粒的制备方法包括：将功能母粒的制备原料共混挤出，得到所述功能母粒，所述增强填料为玻璃纤维和金属氧化物，重量比为1：0.4，所述金属氧化物为二氧化钛，所述金属氧化物为羟基脂肪酸盐改性金属氧化物，所述羟基脂肪酸盐改性金属氧化物中羟基脂肪酸盐和金属氧化物的重量比为4：100，所述羟基脂肪酸盐为12
羟基硬脂酸锌，所述羟基脂肪酸盐改性金属氧化物的制备方法包括：将金属氧化物和羟基脂肪酸盐在100℃混合25min，得到所述羟基脂肪酸盐改性金属氧化物，所述润滑剂为乙烯均聚蜡，所述抗氧剂为抗氧剂245。
62.本例还提供如上所述的尼龙材料的制备方法，包括：将尼龙材料的制备原料熔融共混，得到所述尼龙材料。
64.本例提供一种无卤阻燃尼龙材料，尼龙材料的制备原料按重量份计，包括半芳香尼龙100份、金属磷酸盐阻燃剂35份、阻燃增效剂8份、功能母粒8份、增强填料30份、抗氧剂1
wt619a，所述金属磷酸盐阻燃剂为二乙基次磷酸铝和三聚氰胺聚磷酸盐，重量比为1：0.2，所述阻燃增效剂为氢氧化镁，所述功能母粒的制备原料包括：半芳香尼龙二、含硅粉体和松香改性马来酸酯，重量比为50：20：10，所述含硅粉体包括硅藻土和蒙脱土，重量比为1：0.5，所述含硅粉体为改性含硅粉体，所述改性含硅粉体的制备原料包括钛酸酯偶联剂和含硅粉体，钛酸酯偶联剂占含硅粉体的2wt％，所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂kr
tts，所述改性含硅粉体的制备方法包括：将含硅粉体加入水中，超声后，加热至70℃，加入钛酸酯偶联剂，反应4h，洗涤、干燥，得到所述改性含硅粉体，所述功能母粒的制备方法包括：将功能母粒的制备原料共混挤出，得到所述功能母粒，所述增强填料为玻璃纤维和金属氧化物，重量比为1：0.3，所述金属氧化物为二氧化钛，所述金属氧化物为羟基脂肪酸盐改性金属氧化物，所述羟基脂肪酸盐改性金属氧化物中羟基脂肪酸盐和金属氧化物的重量比为2：100，所述羟基脂肪酸盐为16
羟基棕榈酸锌，所述羟基脂肪酸盐改性金属氧化物的制备方法包括：将金属氧化物和羟基脂肪酸盐在100℃混合25min，得到所述羟基脂肪酸盐改性金属氧化物，所述润滑剂为乙烯均聚蜡，所述抗氧剂为抗氧剂245。
71.本例还提供如上所述的尼龙材料的制备方法，包括：将尼龙材料的制备原料熔融共混，得到所述尼龙材料。
73.本例提供一种无卤阻燃尼龙材料，尼龙材料的制备原料按重量份计，包括半芳香尼龙100份、金属磷酸盐阻燃剂35份、阻燃增效剂8份、功能母粒8份、增强填料30份、抗氧剂1份、润滑剂1份；所述半芳香尼龙、半芳香尼龙二购自杜邦的pa6t htn53g50lrhf wt619a，所述金属磷酸盐阻燃剂为二乙基次磷酸铝和三聚氰胺聚磷酸盐，重量比为1：0.3，所述阻燃增效剂为氢氧化镁，所述功能母粒的制备原料包括：半芳香尼龙二、含硅粉体和松香改性马来酸酯，重量比为55：25：12，所述含硅粉体包括硅藻土和蒙脱土，重量比为1：0.8，所述含硅粉体为改性含硅粉体，所述改性含硅粉体的制备原料包括钛酸酯偶联剂和含硅粉体，钛酸酯偶联剂占含硅粉体的3wt％，所述钛酸酯偶联剂为三异硬脂酰基钛酸异丙酯，所述改性含硅粉体的制备方法包括：将含硅粉体加入水中，超声后，加热至70℃，加入钛酸酯偶联剂，反应4h，洗涤、干燥，得到所述改性含硅粉体，所述功能母粒的制备方法包括：将功能母粒的制备原料共混挤出，得到所述功能母粒，所述增强填料为玻璃纤维和金属氧化物，重量比为1：0.4，所述金属氧化物为二氧化钛，所述金属氧化物为羟基脂肪酸盐改性金属氧化物，所述羟基脂肪酸盐改性金属氧化物中羟基脂肪酸盐和金属氧化物的重量比为4：100，所述羟基脂肪酸盐为12
羟基硬脂酸锌，所述羟基脂肪酸盐改性金属氧化物的制备方法包括：将金属氧化物和羟基脂肪酸盐在100℃混合25min，得到所述羟基脂肪酸盐改性金属氧化物，所述润滑剂为乙烯均聚蜡，所述抗氧剂为抗氧剂245。
74.本例还提供如上所述的尼龙材料的制备方法，包括：将尼龙材料的制备原料熔融共混，得到所述尼龙材料。
76.1、力学性能：将实施例1～3提供的阻燃尼龙材料进行力学性能测试，发现拉伸模量(gb/t 1040.2，+23℃，2mm/min)大于100000mpa，弯曲强度(gb/t9341，+23℃，2mm/min)大于200mpa，悬臂梁缺口冲击强度(gb/t 1843，+23℃，2.75j锤)大于13kj/m2，热变形温度(gb/t 1634.2，1.82mpa)大于240℃。
77.2、阻燃性能：将实施例1～3提供的阻燃尼龙材料测试gwit，发现可达750～850℃。
78.3、白度：将实施例提供的阻燃尼龙材料通过分光色仪测试l值，其中l值大于85为优，l值大于82，小于等于85为良，l值大于80，小于等于82为中，l值小于等于80为差。一般l值需大于80，结果见表1。
79.4、吸水性：将实施例提供的尼龙材料放置在90℃水中24h，测试吸水率为(吸水后质量
吸水前质量)/吸水前质量*100％，其中吸水率小于0.8％记为优，大于等于0.8％，小于1.2％记为良，大于等于1.2％，小于1.5％记为中，大于等于1.5％记为差，结果见表1。
80.5、外观：观察实施例制备得到的高温尼龙表面的光滑程度和是否出现浮纤，其中表面光滑，无浮纤为优，表面略有不平和浮纤为中，表面粗糙和浮纤增多为差，结果见表1。
83.由测试结果可知，本发明提供的尼龙材料具有高的阻燃性能和强度，且具有较高的白度，可用于多种领域。
84.应理解，本文中描述的实施方式应仅在描述的意义上考虑且不用于限制的目的。各实施方式内的特征、优点或方面的描述应被认为可用于其它实施方式中的其它类似特征、优点或方面。
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