含有磺酸鹽類(lèi)阻燃劑的尼龍6復(fù)合材料制備及性能研究.pdf

1、聚酰胺是應(yīng)用最為廣泛的工程塑料之一，由于自身具有優(yōu)異的綜合性能，因而在電器設(shè)備、汽車(chē)零件、化學(xué)化工等行業(yè)應(yīng)用十分廣泛。然而聚酰胺材料極易燃燒，燃燒后的熔滴帶有火焰，造成火災(zāi)大規(guī)模蔓延，這大大限制了聚酰胺材料的使用范圍。因此，許多研究者都在積極地探索阻燃改性聚酰胺的研究。其中，基于磺酸鹽類(lèi)的阻燃劑具有低煙、低毒、高效的優(yōu)點(diǎn)，其在聚酰胺的阻燃改性中表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)。
　　本課題選用磺酸鹽類(lèi)阻燃劑對(duì)尼龍6進(jìn)行阻燃改性，研究阻燃劑對(duì)材料的

2、阻燃性能、熱穩(wěn)定性等方面的影響，研究?jī)?nèi)容主要分為以下三部分:
　　一、氨基磺酸胍(GAS)對(duì)尼龍6阻燃性能的影響
　　GAS能顯著改善尼龍6的阻燃性能，當(dāng)添加9％ GAS時(shí)，復(fù)合材料的極限氧指數(shù)(LOI)達(dá)到31.9，垂直燃燒等級(jí)達(dá)到V0，通過(guò)熱重-紅外聯(lián)用(TG-FTIR)分析表明，GAS阻燃尼龍6的作用機(jī)理主要是氣相阻燃，GAS自身能在較低溫度下分解，釋放出大量的NH3、SO2等不可燃?xì)怏w，稀釋氧氣濃度，降低尼龍6的燃燒

3、程度。同時(shí)，GAS還會(huì)促使尼龍6降解，生成一定的殘?zhí)?，從而?duì)基體起到保護(hù)作用。
　　二、二硫化鉬(MoS2)/氨基磺酸胍(GAS)復(fù)配對(duì)尼龍6阻燃性能的影響
　　在尼龍6中單獨(dú)添加MoS2，能明顯降低材料的最大熱釋放速率，當(dāng)添加15％的MoS2時(shí)，體系的熱釋放速率峰值由純尼龍6的978.9KW/m2降低到707.9KW/m2。MoS2是一種熱穩(wěn)定性較高的二維片層結(jié)構(gòu)材料，在阻燃過(guò)程中主要以固相機(jī)理進(jìn)行阻燃。在總添加量為15％

4、，用5％的GAS替代MoS2時(shí)，復(fù)合材料的LOI為31.4，燃燒等級(jí)提高到V0。分析表明，GAS能夠在較低溫度下發(fā)生分解，釋放出NH3、SO2不可燃?xì)怏w，這些氣體一方面可以稀釋氧氣濃度，另一方面，能夠帶走部分熱量，抑制聚合物的燃燒，發(fā)揮氣相阻燃機(jī)理的作用。MoS2可以作為物理屏障阻隔熱量的傳遞，在高于800℃時(shí)，發(fā)生氧化反應(yīng)，生成三氧化鉬(MoO3)和SO2，MoO3是一種抑煙劑，兩者都能作用于基體，提高材料抵抗燃燒的能力。
　　

5、三、氨基磺酸胍(GAS)接枝鱗片石墨及其在阻燃尼龍6中的應(yīng)用
　　選用天然石墨作為阻燃劑，將第一部分使用的阻燃劑GAS通過(guò)化學(xué)接枝引入石墨表層，得到GAS改性石墨(GO-GAS)，對(duì)改性過(guò)程進(jìn)行驗(yàn)證，并將其應(yīng)用到尼龍6中。實(shí)驗(yàn)表明，GO-GAS不僅使尼龍6的阻燃性得到提高，而且增大了石墨與尼龍6的相容性。純尼龍6的LOI只有22.0，3％的天然石墨可以將材料的LOI提高到24.1，而3％的GO-GAS使材料的LOI進(jìn)一步提高到25

6、.5。錐形量熱(CONE)測(cè)試中，GO-GAS對(duì)尼龍6燃燒中熱量釋放的控制作用也明顯高于未改性石墨，純尼龍6的熱釋放速率峰值是978.9KW/m2，添加3％的天然石墨后，降低到460.4KW/m2，但是在添加3％的GO-GAS后，進(jìn)一步下降為435.6KW/m2。結(jié)合TG-FTIR等分析表明，GO-GAS能同時(shí)在固相和氣相中發(fā)揮作用，固相中，片層結(jié)構(gòu)的石墨在燃燒時(shí)能形成殘?zhí)?，覆蓋在基體表面，有效地阻隔外部的熱量和氧氣;氣相中，GAS自身