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《华南理工大学》 2013年
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尼龙6的高性能化改性

谢鹏程  
【摘要】:尼龙6(PA6)作为工程塑料在各领域有广泛应用,成为不可或缺的高分子材料。PA6作为一种半结晶聚合物,其分子量和结晶情况很大程度上决定了PA6的性能,同时PA6有着与大多数聚合物一样易燃的缺点,因此如何提高PA6的分子量、改善其结晶以及对其进行阻燃改性具有重要的意义。 本文以扩链剂ADR、EPM对PA6进行扩链增粘;采用已经成功运用于PP结晶改性的成核剂TMA-3和TMB-5,将其应用在PA6的结晶改性上,考察成核剂对PA6结晶行为和结晶动力学的影响,同时考察扩链剂的加入对PA6结晶行为的影响;优选扩链剂EPM,配合阻燃剂二乙基次膦酸铝(AlPi)制备无卤阻燃PA6,考察了其阻燃性能、强制燃烧行为和热分解过程,探讨其阻燃机理。 相比于ADR,EPM对PA6的扩链效果较好。当EPM含量为2wt%时,PA6的特性粘度相对纯PA6提高了42%,EPM扩链后的PA6端氨基含量降幅为53%,端羧基降幅为23%。 实验比较了纯PA6、PA6/TMA-3和PA6/TMB-5,发现各样品中PA6/TMB-5的结晶速率最大。采用修改后的Ozawa方程,研究成核剂对PA6非等温结晶过程的影响。当降温速率为5-10℃/min时,各样品中PA6/TMB-5结晶开始时更倾向于一维生长;在较高的降温速率(如20-40℃/min)下,各样品结晶开始时以二维、三维或更复杂的方式生长。在结晶后期,各样品结晶生长方式主要以一维生长方式进行,且纯PA6的结晶速率较大。通过Mo分析法,得知成核剂的加入加快了体系的结晶速率,PA6/TMA-3与PA6/TMB-5的结晶速率差别不大。扩链剂的加入对PA6分子链的规整性产生的影响较小,其结晶度仅下降了1.9%至4.4%,且几乎不影响其结晶速度。扩链反应还在一定程度促进了晶的形成。 EPM对PA6/AlPi/EPM体系阻燃效果的影响相当明显,PA6/AlPi(85/15,质量比,下同)只能通过UL94V-0(3.2mm)阻燃等级;而PA6/AlPi/EPM(86/13/1)即可达到UL94V-0(1.6mm)阻燃等级。 PA6/AlPi和PA6/AlPi/EPM具有不同的阻燃机理。AlPi单独阻燃PA6时主要是气相阻燃机理。AlPi单独阻燃PA6时,最大热释放速率和热释放总量比纯PA6分别降低了27%和16%。PA6/AlPi/EPM阻燃体系则为凝聚相阻燃和气相阻燃共同作用。相比PA6/AlPi体系,添加了2wt%的EPM后,燃烧体系烟雾释放得到抑制,最大热释放速率和热释放总量分别降低了31%和10%。 AlPi与PA6较差的相容性导致样品PA6/AlPi的韧性降低,PA6/AlPi(87/13)的缺口冲击强度比纯PA6下降了7%;EPM的加入改善了体系的相容性,提高了阻燃体系的韧性,PA6/AlPi/EPM(85/13/2)的缺口冲击强度比PA6/AlPi(87/13)提高了17%,且比纯PA6还提高约10%。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TQ342.11

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