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通过分子复合改性三聚氰胺氰尿酸盐及对PA6阻燃性能的研究

刘渊  
【摘要】:本文建立了分子复合改性氮系阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)制备新技术,同时实现了对MCA制备工艺和产品性能的改善,合成了新型MCA阻燃剂,是MCA合成技术上的新进展,制备了阻燃性能优异,综合性能优良的无卤阻燃PA6,深入研究了其阻燃机理。 分子复合改性MCA是应用分子设计手段在保持MCA基本分子结构基础上调控其超分子结构,改善物质宏观性能。该技术通过在三聚氰胺与氰尿酸氢键自组装过程中引入特殊改性剂WEX,使其参与ME-CA的氢健自组装体,在超分子层次上破坏其平面规整性,干扰和抑制大平面氢键网络的形成,从而大幅度降低反应体系粘度;利用改性剂的增溶和催化效应在不使用传统碱金属化合物催化剂条件下促进氢键复合,提高反应速率。分子复合改性MCA制备技术解决了传统合成工艺中搅拌困难、反应固含量低、反应时间长、工艺复杂、催化剂残留等难题,该合成方法可将水/反应物配比由传统反应的4/1降至2/1,反应时间由两小时以上缩短至40分钟,所得产品无需洗涤纯化处理,干燥粉碎后即可制得阻燃剂产品,大大简化了MCA生产工艺。 在改进MCA制备工艺的同时,分子复合改性技术也可大幅度提高产品性能。通过与低熔点改性剂的分子问复合,可使MCA的熔点降低100℃,使其在加热过程可熔融,实现了阻燃剂粒子在PA6加工过程中超细均匀分散,有助于材料整体性能的提高:改性剂在PA6燃烧过程中可参与成炭,改善炭层质量,增强MCA的凝聚相阻燃机制,有显著的阻燃增效作用。与目 摘要 亘亘亘面面面亘亘亘亘亘画亘鱼亘亘 前国内外商品化MCA相比,改性MCA有更高的阻燃效率,具有小剂量化 阻燃的优点,并可用于当前无卤阻燃剂难以有效阻燃的玻纤增强队6体系。 改性MCA阻燃PA6加工流动性好、机械力学性能优良、电气绝缘性能高、 耐’摩擦磨损性能突出,是一种高性能和多功能的阻燃工程塑料。 本论文还建立了改性MCA水基反应制备微胶囊化红磷新技术,该技术 克服了日前红磷微胶囊技术诸多不足之处,改善了红磷物化性质,通过氮系 阻燃剂包覆无机红磷可充分发挥N一P协效作用,进一步提高改性MCA的阻 燃效率,制备出阻燃性能优良的PA6,为无卤阻燃队6工程塑料提供了新途 径。 本论文的主要内容如下: 一、对MCA传统合成方法进行了更深入研究,考察了ME一CA氢键复合 过程及时间、温度、粘度等因素对反应的影响。 二、研究了分子复合改性MCA的合成工艺路线和特点,考察了改性剂的 降粘、增溶、催化效应,研究了影响反应的各种因素;通过红外光谱(FT-IR)、 紫外光谱(UV)、扫描电镜(S EM)、广角X射线衍射(XRD)、差热分析(D sC)、 质谱分析(MS)等手段对分子复合改性MCA进行结构和性能的表征,证实 改性剂与MCA之间分子复合结构的存在。 三、考察了改性MCA阻燃PA6阻燃性能;利用SEM、EDS、FTIR、G一MS 等表征技术对阻燃机理进行了深入研究。考察了PA6的综合性能指标。 四、考察了改性MCA阻燃玻纤增强、矿物填充及矿物/玻纤混合填充队6 的阻燃性能和其他性能。 五、探索了改性MCA水基反应制备微胶囊化红_磷的技术路线,考察了微 胶囊化红磷的物化性质及其阻燃PA6的性能。 关键词:三聚氰胺氰尿酸盐,分子复合,尼龙6,阻燃,微胶囊化红磷


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