一种耐高温尼龙工程塑料及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，具体涉及一种耐高温尼龙工程塑料及其制备方法。

背景技术：

1、尼龙（pa），作为一种重要的工程塑料，因其卓越的性能占据市场主导地位。随着科技进步与工业需求的日益提升，对尼龙工程塑料的性能提出了更高的要求。

2、尼龙工程塑料虽应用广泛，但其相对较低的热变形温度和耐热性差的缺点，易导致材料变形、强度下降，从而限制了其在高温领域的应用；此外，尼龙材料自身具有一定的可燃性，发生火灾时，尼龙工程塑料不仅燃烧迅速，且放热量大，燃烧过程中难以自熄，同时伴随浓烟滚滚，加速了火势的蔓延，极大地威胁到了人员安全及公共财产安全，对社会的稳定与安全构成了不容忽视的风险。因此，提高尼龙工程塑料的耐高温与阻燃性能，已成为当前材料科学研究的重要方向。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种耐高温尼龙工程塑料及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种耐高温尼龙工程塑料，包括以下重量份的原料：尼龙树脂80-120份、无机填料4-6份、玻璃纤维4-6份、耐热改性剂2-10份、偶联剂1-2份、聚乙烯蜡1-3份、抗氧剂0.5-1.5份、阻燃剂1-2份；

4、所述的无机填料为莫来石粉；

5、所述的偶联剂为钛酸丁酯；

6、所述的抗氧剂为1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯。

7、所述耐热改性剂由以下方法制备：

8、步骤a1：将马来酸酐、甲苯和1-(2,5-二氨基苯基)乙酮混合，搅拌反应30min，再加入三聚氯氰和四氢呋喃，冰水浴中持续搅拌5min后，再加入三乙胺，反应10min，洗涤，干燥、过滤、旋蒸，即为中间产物1；

9、进一步地，马来酸酐、甲苯、1-(2,5-二氨基苯基)乙酮、三聚氯氰、四氢呋喃、三乙胺的用量比为4.87-5.76g：40-50ml：2g：3.06-4.01g：10ml：3.12-4.58g；

10、步骤a2：将4-羟基苯甲砜、丙烯酰氯和四丁基溴化铵混合，搅拌20min，升温至80℃反应1h，待温度降至室温，洗涤、旋蒸，60℃干燥，即为中间产物2；

11、进一步地，4-羟基苯甲砜、丙烯酰氯和四丁基溴化铵的质量比为1-2g：1.5-3g：0.001g；

12、步骤a3：将中间产物1和过氧化苯甲酰在二甲苯中分散均匀，再加入中间产物2和四氢糠基丙烯酸酯搅拌均匀，在氮气保护下，加热至90℃反应4.5h，减压蒸馏，降温、洗涤、过滤、真空干燥，即为耐热改性剂；

13、进一步地，中间产物1、过氧化苯甲酰、二甲苯、中间产物2、四氢糠基丙烯酸酯的用量比为3-5g：0.16g：70ml：10-15g：5-8g。

14、所述阻燃剂由以下方法制备：

15、步骤b1：将次磷酸-d3在丙醇中分散均匀，再加入4-乙烯苯胺混合，反应6h，加入偶氮二异丁腈，在75℃下搅拌24h，洗涤、过滤，120℃下干燥24h，制得预产物；

16、进一步地，次磷酸-d3、丙醇、4-乙烯苯胺、偶氮二异丁腈的用量比为52.8-60.1g：255ml：34.47-38.53g：3.60g；

17、步骤b2：将三聚氰胺、苯硼酸、预产物和去离子水混合，在90℃下搅拌回流4h，将温度降至40℃，继续搅拌3h，自然冷却至室温，过滤，洗涤、干燥，再放入球磨机中磨5min，用80目筛板过筛，即为阻燃剂；

18、进一步地，三聚氰胺、苯硼酸、预产物、去离子水的用量比为3.2-4.1g：1.6-2.0g：1-1.5mol:150-300ml。

19、一种耐高温尼龙工程塑料的制备方法，具体包括以下步骤：

20、s1：按重量份称取原料，将无机填料、玻璃纤维、偶联剂混合均匀，得到混合料；

21、s2：将尼龙树脂、混合料、耐热改性剂、聚乙烯蜡、抗氧剂、阻燃剂混合，再通过双螺杆挤出机在250-270℃的条件下进行造粒，制得耐高温尼龙工程塑料。

22、本发明的有益效果：

23、本发明制得的耐热改性剂，先利用马来酸酐与1-(2,5-二氨基苯基)乙酮在三聚氯氰和三乙胺催化下反应，形成中间产物1；其次，4-羟基苯甲砜的羟基在四丁基溴化铵催化作用下与丙烯酰氯反应，形成中间产物2；最后，将中间产物1与二甲苯混合，以过氧化苯甲酰为引发剂，通过自由基聚合反应，使中间产物1、中间产物2及四氢糠基丙烯酸酯的碳碳双键共聚，合成耐热改性剂。耐热改性剂中，中间产物1的羰基和马来酰亚胺基团具有垂直于分子链主轴的偶极矩，有效增强分子间的相互作用力，进而提高材料的玻璃化温度和熔点，从而增加分子链的刚性和耐热性能；中间产物1因携带四个强吸电子基团，吸引c=c双键的π电子，形成两个缺电子双键，而中间产物2中的苯环作为强供电子基团，使c=c双键富含电子，二者极性相反，在自由基引发下实现均聚合，形成紧密的分子间相互作用，提升耐高温效果；其中，中间产物2的砜基作为强大的吸电子基团，能降低相连碳原子的电子云密度，增强分子热稳定性，赋予聚合物优异的耐热性能，通过扩链作用，进一步限制分子链运动，提高耐热性；另外，四氢糠基丙烯酸酯以其稳定的四氢呋喃环和丙烯酸酯基团，在高温下，展现出优异的抗分解能力，增强材料整体稳定性，此外，丙烯酸酯不仅能有效抵御高温下紫外线照射，有效防止热变形，提高耐热性，还具有良好的耐水性，确保在潮湿或水环境中性能稳定。

24、本发明制得的阻燃剂，先利用次磷酸-d3在丙醇中分散均匀，在引发剂偶氮二异丁腈的作用下，与4-乙烯苯胺的双键反应，形成预产物；再利用苯硼酸的羟基与三聚氰胺及预产物中的氨基进行缩合反应，形成阻燃剂。该阻燃剂中硼和氮协同作用，燃烧时氮元素转化为惰性气体，有效稀释氧气与可燃气体，降低燃烧强度；硼系成分在燃烧初期受热脱水，加速成炭，形成玻璃状保护层，阻止燃烧蔓延，其含有的芳香硼酸基团，受热后形成硼氧网状结构，高温下进一步转化为高稳定性的b-o-c炭层，同时，释放不可燃气体发挥发泡作用，膨胀炭层，形成有效的隔热隔氧的屏障，显著提升阻燃性能；此外，硼和磷的联合使用，不仅增强阻燃剂的水解稳定性，还通过协同作用提高阻燃效率，有效减少烟雾的产生。

25、本发明制得的耐高温尼龙工程塑料，不仅拥有良好的耐高温、耐水效果，还具有优异的阻燃性能。它能有效抵御高温环境对材料的影响，延长材料的使用寿命，此外，还有效降低火灾发生的可能性，为使用者提供更为安全的保障；玻璃纤维的融入，该耐高温尼龙工程塑料的耐热性能得到了进一步的提升，确保了在更广泛的高温应用场景中的稳定表现。

1.一种耐高温尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种耐高温尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于，所述耐热改性剂由以下方法制备：

3.根据权利要求2所述的一种耐高温尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于，步骤a1马来酸酐、甲苯、1-(2,5-二氨基苯基)乙酮、三聚氯氰、四氢呋喃、三乙胺的用量比为4.87-5.76g：40-50ml：2g：3.06-4.01g：10ml：3.12-4.58g。

4.根据权利要求2所述的一种耐高温尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于，步骤a2中4-羟基苯甲砜、丙烯酰氯和四丁基溴化铵的质量比为1-2g：1.5-3g：0.001g。

5.根据权利要求2所述的一种耐高温尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于，步骤a3中中间产物1、过氧化苯甲酰、二甲苯、中间产物2、四氢糠基丙烯酸酯的用量比为3-5g：0.16g：70ml：10-15g：5-8g。

6.根据权利要求1所述的一种耐高温尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于，所述阻燃剂由以下方法制备：

7.根据权利要求6所述的一种耐高温尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于，步骤b1中次磷酸-d3、丙醇、4-乙烯苯胺、偶氮二异丁腈的用量比为52.8-60.1g：255ml：34.47-38.53g：3.60g。

8.根据权利要求6所述的一种耐高温尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于，步骤b2中三聚氰胺、苯硼酸、预产物、去离子水的用量比为3.2-4.1g：1.6-2.0g：1-1.5mol:150-300ml。

9.根据权利要求1所述的一种耐高温尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于，无机填料是莫来石粉，偶联剂是钛酸丁酯，抗氧剂是1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯。

10.一种耐高温尼龙工程塑料，其特征在于，根据权利要求1-9中任一项所述制备方法制备。