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《四川大学》 2007年
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三聚氰胺聚磷酸盐阻燃玻纤增强尼龙6及尼龙66的研究

王章郁  
【摘要】: 采用自制磷-氮复合型阻燃剂三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)及改性固体酸阻燃玻纤增强尼龙66(GFPA66)及玻纤增强尼龙6(GFPA6)材料,考察了影响材料阻燃性能、力学性能和加工性能的因素,研究了不同阻燃体系的阻燃机理,为具有“烛芯效应”的GFPA材料的无卤阻燃提供了新技术。所制备的阻燃GFPA材料可通过UL94 1.6mm V-0阻燃级别测试,力学性能良好,具有较好的应用前景。 以强极性有机胺为反应介质,通过三聚氰胺(ME)与多聚磷酸(PHPO)成盐反应一步法合成MPP,用于阻燃GFPA66材料。考察了反应时间、反应温度、加料方式等合成条件对MPP阻燃GFPA66材料阻燃性能和力学性能的影响,确定了最佳工艺参数。制备了综合性能优良的阻燃增强GFPA66材料,在MPP添加量为25 wt%时,可使30 wt%玻纤增强的PA66阻燃性能达到UL94 1.6mm V-0级,力学性能良好,拉伸强度和冲击强度分别达120MPa和6.7 kJ/m~2。在此基础上通过热重(TG)分析等手段研究了此阻燃体系的阻燃机理。 以水为反应介质,通过ME与磷酸成盐反应生成三聚氰胺磷酸盐(MP),然后热聚合生成MPP,同时采用自制的固体酸作为协效剂阻燃GFPA6,可显著提高材料的阻燃性能。为克服固体酸与PA6基体树脂的相容性较差,易催化PA6降解等缺点,采用含胺基的大分子成炭剂对小分子固体酸进行包覆后(包覆固体酸TES)再协同MPP阻燃GFPA6材料。大分子成炭剂的引入,一方面可提高小分子固体酸与PA6基体之间的相容性,同时通过隔离作用避免了PA6基体与小分子固体酸之间的直接接触,可有效提高阻燃材料的力学性能;另一方面,大分子成炭剂可进一步增加体系残炭量,改善炭层质量,有利于形成更为致密、结实的炭层,同时减缓材料燃烧过程,降低热释放速率,另外,大分子成炭剂还可附着在玻纤表面隔离玻纤和PA6基体,有利于消除玻纤的“烛芯效应”,从而大幅度提高材料阻燃性能。实验证明,添加3 wt%的TES与MPP协同阻燃GFPA6材料,即可使所得材料可UL94 1.6mmV-0阻燃级别,拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度和冲击强度分别为104.2 MPa、5.0%、162.7 MPa和4.3 kJ/m~2,熔体熔融指数为23.7 g/10min,是一种综合性能优良,应用价值较大的阻燃增强PA6材料。采用透射电镜(TEM)、热重(TG)分析、扫描电镜(SEM)等手段对复合协效剂TES的包覆结构、玻纤表面形貌、材料的热失重行为、材料燃烧后残余炭层的形态等进行了表征,研究了该体系的协效阻燃机理。
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB332

【引证文献】
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【参考文献】
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