本發明涉及有機高分子材料領域，具體地說是一種異型玻璃纖維增強阻燃脂肪族聚酮樹脂（POK）/聚對苯二甲酰己二胺（PA6T）合金材料及其制備方法。
背景技術：
我們知道，在電子電器領域中，產品內外部結構性材料已經實現了塑料代替金屬的轉變，其加工成型、模具設計與制造都相對的比采用金屬材料具有更大優勢，并節約成本，縮短加工時間，提升了行業的進步。內外部結構材料除了需要滿足UL94垂直燃燒測試和耐熱性要求外，還需要滿足低翹曲特性，尺寸穩定性好，表面光滑，加工成型容易等要求，這樣才能夠保證材料加工過程的需要和客戶使用的安全性要求。因此開發能夠替代進口的具有低翹曲性、良好尺寸穩定性、耐熱性和低成本的結構性材料是必要的。
技術實現要素：
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種聚酮/聚對苯二甲酰己二胺合金材料及其制備方法，通過材料選擇，配方優化，工藝調整，生產出具有適當的流動性能、力學性能優異、耐熱性高、成本低，阻燃符合UL94要求的，適用于高溫高濕等苛刻條件下，用于電子電器插座內架、變壓器外殼等的原料。
本發明解決上述技術問題采用的技術方案是：一種聚酮/聚對苯二甲酰己二胺合金材料，其特征在于，原料組成以質量百分比計包括：脂肪族聚酮38~43%、聚對苯二甲酰己二胺5%~10%、異型玻璃纖維25~33%、相容劑5~8%、氮-磷膨脹型阻燃劑9~15%、抗滴落劑0.2~1%、成核劑0.2~0.8%和抗氧劑0.3~0.5%，將上述原料干燥、混合、擠出、切粒，最后制成合金材料。
本發明各原料以質量百分比計的優選范圍為，脂肪族聚酮40~43%、聚對苯二甲酰己二胺8%~10%、異型玻璃纖維27~31%、相容劑5~6%、氮-磷膨脹型阻燃劑12~15%、抗滴落劑0.2~0.8%、成核劑0.2~0.6%和抗氧劑0.3~0.4%。
所述的異型玻璃纖維直徑為0.5～1.0μm，長度為20～80μm。所述的相容劑是甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯的共聚物或聚乙烯接枝馬來酸酐。所述的成核劑為以碳鏈長C28-C32為主要成分的長鏈線性飽和羧酸鈉鹽或有機成分和無機成分成核助劑的混合物，或所述二者的混合物。所述的抗氧劑為空間受阻酚抗氧劑和膦酸鹽的增效混合物。
一種制備前述聚酮/聚對苯二甲酰己二胺合金材料的方法，其特征在于包括下述步驟：1）將聚對苯二甲酰己二胺130℃干燥6小時，將脂肪族聚酮100℃干燥6小時，兩種原料水分含量保證在0.02%以下；2）將前述干燥好的脂肪族聚酮倒入1#失重稱中；3）將前述干燥好的聚對苯二甲酰己二胺倒入高速混合機中，低速攪拌，攪拌同時加入相容劑、氮-磷膨脹型阻燃劑、抗滴落劑、成核劑以及抗氧劑，混合完成后倒入2#失重稱中；最后將1#、2#失重稱中的原料，按照喂料比例加入雙螺桿擠出機中共混擠出，異型玻璃纖維在擠出機第7區，利用側喂料強制加入；擠出機共混加工溫度為255~280℃，螺桿轉速為300~400r/min，產物經過水冷、切粒制得。
本發明的有益效果是，具有良好的流動性、阻燃性能，高耐熱性能和力學性能，并且成本低、生產工藝簡單。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步的描述：
實施例：
首先，將脂肪族聚酮100℃干燥6小時，倒入失重稱中。其次將經過130℃6小時干燥好的聚對苯二甲酰己二胺（PA6T）和其他助劑倒入高速混合機中，低速攪拌，混合均勻后倒入失重稱中，然后通過雙螺桿擠出機共混擠出。異型玻璃纖維在第7區通過側喂料強制加入。共混加工溫度為265-280℃，螺桿轉速為350r/min，產物經過擠出、水冷，切粒。將生產出的材料在120℃干燥4小時，然后在注塑機上制備標準力學性能測試樣條。注塑壓力60-90Mpa，料筒溫度245-260℃，模具溫度80℃，注塑周期40s。具體實施例1-5的原料配比（質量百分數）見表一：
表一
異型玻璃纖維直徑為0.5～1.0μm，長度為20～80μm。相容劑是甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯的共聚物或聚乙烯接枝馬來酸酐。成核劑為以碳鏈長C28-C32為主要成分的長鏈線性飽和羧酸鈉鹽和（或）有機成分和無機成分成核助劑的混合物。抗氧劑為空間受阻酚抗氧劑和膦酸鹽的增效混合物。
脂肪族聚酮（POK）/聚對苯二甲酰己二胺（PA6T）合金材料樣條的力學性能按照國家標準進行測試，垂直燃燒測試按照國標并結合客戶要求測試，合金的各項性能見表二：
表二
本發明所有的原材料，聚對苯二甲酰己二胺（PA6T）、脂肪族聚酮（POK）、異型玻璃纖維、相容劑、氮-磷膨脹型阻燃劑、抗滴落劑，成核劑以及抗氧劑等以合適的比例相互配合、協同作用，使得利用本發明制備的脂肪族聚酮（POK）/聚對苯二甲酰己二胺（PA6T）合金材料具有以下優良性能：
1、良好的加工性能和表面光澤度
在本POK/聚對苯二甲酰己二胺（PA6T）合金材料中，因為對POK熔體質量流動速率的選擇，使得材料具有優良的加工流動性能。在255-280℃即可以方便的加工成型，有很好的工藝適應性、穩定性與重現性，能夠適應結構復雜模具、較薄制品以及產品的連續生產。同時，采用異型玻璃纖維代替傳統的增強填充材料—玻璃纖維。異型玻璃纖維在樹脂中能夠均勻的分散，大大降低了對設備的摩擦，提高了加工的流動性和制品表面的光澤度。
2、優異的力學性能
本發明的組分中脂肪族聚酮（POK）為基體樹脂，其是一種分子主鏈由碳氫通過高結晶形成緊密結晶結構的工程塑料，具有優異的耐化學性、耐水解穩定性、高阻隔性、低吸水率和良好的加工流動性。與PA6T二者進行共混，可以顯著改善合金體系的抗沖擊性能、水分敏感性及綜合力學性能。但是由于二者屬于不相容體系，通過添加相容劑，可以在各個組分合適比例協同作用下，在PA6T與POK之間起到表面活性劑的作用，發生一定的化學反應，促進PA6T與POK之間的結合，使合金材料的拉伸強度和沖擊強度提高。
體系中選擇異型玻璃纖維增強樹脂，是由于異型玻璃纖維是一種纖維狀的單晶，其與普通玻璃纖維相比較，斷面為橢圓形、三角形等，幾乎不存在任何缺陷，具有極高的長徑比，其與基體樹脂的結合力好，無玻璃纖維外漏的問題，纖維的橫縱取向對制品的翹曲性影響小。
3、良好的阻燃性能和低成本性
本發明采用有機膨脹型阻燃劑，提高體系的阻燃性能。阻燃劑復配技術可以綜合兩種或兩種以上阻燃劑的長處，使其性能互補，達到降低阻燃劑的用量、提高材料阻燃性能、加工性能及物理機械性能等目的。本發明采用氮-磷膨脹型阻燃劑以及抗滴落劑二者復配改善體系的阻燃性能，進而達到較高要求的阻燃性能。同時，配方中使用部分PA6T，加速材料在受熱起燃后的成炭速率，在材料表面形成炭層，有效阻隔熱的傳遞并隔絕氧氣。
總之，氮-磷膨脹型阻燃劑和抗滴落劑的復配，PA6T以及異型玻璃纖維的綜合應用，保證了材料的阻燃性能、低翹曲性、高光澤度和低成本性。
上述脂肪族聚酮（POK）樹脂在材料組合物中為主要樹脂，含量不可以過低，否則影響材料的基本性能和成本；
脂肪族聚酮（POK）樹脂在材料組合物中為主要樹脂，主要作用為：1）聚酮燃燒時氫原子和酮基反應生成水，積碳層覆蓋表面使其與氧和熱隔離，加強合金材料整體的阻燃性，同時降低合金體系阻燃劑的用量，提升性能；2）高結晶度的聚酮有助于縮短成型周期。
聚對苯二甲酰己二胺（PA6T）樹脂在材料組合物中為主要樹脂，主要用來作為碳源，加速合金材料整體的成炭速率，阻隔熱的傳遞，同時使合金材料具有良好的剛性；
氮-磷膨脹型阻燃劑是一種以N、P為主要元素的無鹵環保型聚烯烴阻燃劑，其含有酸源、氣源、碳源，以成炭、膨脹機理發揮阻燃作用。
抗滴落劑為聚四氟乙烯粉料或EVA基聚四氟乙烯母料，協同發揮阻燃作用，防止材料滴落引燃。各種阻燃劑的復配加和作用，使材料達到UL94阻燃的要求。
成核劑為以碳鏈長C28-C32為主要成分的長鏈線性飽和羧酸鈉鹽和（或）有機成分和無機成分成核助劑的優化混合物。
相容劑用來增加PA6T、POK和異形玻璃纖維三種材料的相容性，以獲得性能更佳的合金材料，相容劑是甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯的共聚物（MMA-GMA）或聚乙烯接枝馬拉酸酐，提高合金體系的相容性，改善合金的抗沖擊性能。
抗氧劑為空間受阻酚抗氧劑和膦酸鹽的增效混合物。