次磷酸鋁協(xié)效體系阻燃聚酰胺6的研究.pdf

1、聚酰胺6(PA6)具有優(yōu)良的機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性等特點，被廣泛的應(yīng)用于交通運輸、電子電器、建筑等行業(yè)，但PA6材料易燃且燃燒時產(chǎn)生大量的熔滴，極易引起火災(zāi)，因此對PA6材料的阻燃改性具有重要意義。研究表明，次磷酸鋁(AHP)對PA6材料具有很好的阻燃作用，但在研究及使用過程中其存在吸濕性強、相容性差、阻燃效率有待進一步提高等問題。
　　本論文首先合成了六對醛基苯氧基環(huán)三磷腈(HAPCP)并用于AHP的表面改性，制備改性AHP并對其

2、結(jié)構(gòu)進行了表征，并通過接觸角的測試研究了改性前后AHP的潤濕性能。測試結(jié)果表明，改性后AHP的接觸角由純AHP的0°提高到了137°，表明用HAPCP表面改性后，提高了AHP的疏水性能。將改性前后的AHP添加到PA6中制備阻燃PA6材料，通過垂直燃燒(UL-94)、極限氧指數(shù)(LOI)研究了材料的阻燃性能，通過拉伸、彎曲和沖擊強度的測試研究了材料的力學(xué)性能，采用熱重分析(TGA)技術(shù)研究了材料的熱降解性能，通過錐形量熱(CONE)測試研

3、究了材料的燃燒行為，通過掃描電鏡(SEM)研究了阻燃劑與聚合物的相容性及殘?zhí)康男蚊玻ㄟ^X射線光電子能譜(XPS)研究了炭層的表面元素含量，通過在70℃下168h的耐水測試研究了材料的耐水性能。測試結(jié)果表明:當AHP的添加量為24wt％時，材料通過UL-94Ⅴ-0級，LOI值為25.6％，而改性后的AHP（AHP與HAPCP的質(zhì)量比為19∶1進行改性）阻燃PA6時，添加量為21wt％材料通過UL-94Ⅴ-0級，LOI值達到了27.6％，

4、表明HAPCP與AHP對PA6材料具有很好的協(xié)效阻燃作用。與純AHP阻燃PA6相比，改性AHP與PA6樹脂基體具有更好的相容性，同時材料的力學(xué)性能也得到了相應(yīng)的提高，TGA及Cone測試表明，改性AHP幾乎沒有改變材料的熱降解行為，但是降低了材料的總煙釋放量(TSP)，PA6/AHP/HAPCP體系燃燒后得到的炭層表面更加的致密均勻，同時炭層表面的磷含量有所增加。耐水測試后，PA6/AHP樣條在UL-94測試中無級別，LOI值為22.5

5、％，質(zhì)量損失率為1.03％，而PA6/改性AHP樣條依然可以通過UL-94Ⅴ-0級，LOI值為26.2％，且其質(zhì)量損失率僅為0.49％。同時與耐水測試后的PA6/AHP相比，PA6/改性AHP材料的總熱釋放量(THR)等參數(shù)明顯更低，表明AHP的改性提高了阻燃PA6材料的耐水性能。
　　為了進一步提高AHP對PA6的阻燃效率，降低對PA6材料的力學(xué)性能的破壞，本論文選取了環(huán)氧硅樹脂與AHP復(fù)配并用于PA6的阻燃。測試結(jié)果表明:當A

6、HP與ESR的質(zhì)量比為19∶1，阻燃劑添加量為18wt％時，PA6/AHP/ESR體系能通過UL-94Ⅴ-0級，LOI值為25.8％，ESR與AHP表現(xiàn)了很好的協(xié)效阻燃作用。同時與相同添加量的AHP相比，該體系阻燃的材料的力學(xué)性能有所提高，ESR的加入提高了材料在700℃時的殘?zhí)苛?，同時降低阻燃體系的SPR、TSP等燃燒參數(shù)。PA6/AHP/ESR體系燃燒后炭層表面致密均勻，同時炭層表面的碳含量得到了提高。
　　單獨使用AHP阻燃

7、PA6且添加量較少時，材料在垂直燃燒(UL-94)測試過程中出現(xiàn)火焰爬桿的現(xiàn)象，本論文選取了分子量較小的三苯基磷酸酯(TPP)與AHP復(fù)配阻燃PA6，使其加工及燃燒過程中TPP能遷移到材料的表面。結(jié)果表明:當AHP與TPP質(zhì)量比為98∶2，阻燃劑添加量為22wt％時，PA6/AHP/TPP體系能通過UL-94Ⅴ-0級，LOI值為28.4％。與單獨添加AHP相比，TPP的加入使得材料在700℃時的殘?zhí)苛坑兴岣?，同時降低阻燃材料的HRR、