無(wú)機(jī)填料對(duì)尼龍6-MCA阻燃體系阻燃性能的影響.pdf

1、因尼龍6(PA6)具有優(yōu)良的綜合性能而被廣泛的應(yīng)用在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域，但其極限氧指數(shù)只有23％，限制了其在一些領(lǐng)域的應(yīng)用，因此對(duì) PA6的阻燃改性顯得尤為重要。鹵素阻燃劑是國(guó)內(nèi)主要的阻燃劑，但其在燃燒過(guò)程中會(huì)釋放大量有毒煙氣，不利于環(huán)境的保護(hù)，因此無(wú)鹵阻燃劑就成為了發(fā)展的必然趨勢(shì)，氮系阻燃劑三聚氰胺氰尿酸鹽（MCA）作為無(wú)鹵阻燃劑的一種，因?yàn)槠錈o(wú)毒，含氮量高，阻燃性能好等優(yōu)點(diǎn)而被大規(guī)模應(yīng)用于PA6中。為了改善PA6的尺寸穩(wěn)定性、熱變形溫度，

2、同時(shí)一定程度上降低成本，一般都有無(wú)機(jī)填料進(jìn)行填充。然而，無(wú)機(jī)填料會(huì)對(duì)材料的阻燃性能產(chǎn)生一定的影響，比如減緩熔滴滴落速度，減少發(fā)煙量等。所以，系統(tǒng)研究無(wú)機(jī)填料對(duì)PA6/MCA阻燃體系阻燃性能的影響規(guī)律，對(duì)實(shí)際應(yīng)用有重要借鑒意義。
　　本文在PA6/MCA中分別添加了不同含量的滑石粉、硅灰石、碳酸鈣和蒙脫土這四種填料，制備了PA6/MCA、PA6/MCA/滑石粉、PA6/MCA/硅灰石和PA6/MCA/蒙脫土復(fù)合材料。分別對(duì)其進(jìn)行了阻

3、燃性能（極限氧指數(shù)、垂直燃燒等級(jí)、灼熱絲測(cè)試）、力學(xué)性能（拉伸強(qiáng)度、缺口沖擊強(qiáng)度）、熱性能（熱重測(cè)試、熱變形溫度）以及微觀形貌等的測(cè)試，通過(guò)以上的分析測(cè)試方法，得到的結(jié)果有：
　　(1)將滑石粉、硅灰石、碳酸鈣和蒙脫土這四種無(wú)機(jī)填料分別添加到PA6/MCA中，加入碳酸鈣后，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度都有所降低；加入滑石粉、硅灰石和蒙脫土后，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度有所降低，但隨著填料含量的增加，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和缺

4、口沖擊強(qiáng)度有所提高，當(dāng)滑石粉、硅灰石和蒙脫土的含量分別是20wt%、20wt%和5wt%時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度提高到最大值，綜合力學(xué)性能達(dá)到最優(yōu)。于此同時(shí)，復(fù)合材料的垂直燃燒等級(jí)都能夠達(dá)到V-0級(jí)。
　　(2)選用以上垂直燃燒等級(jí)達(dá)到V-0級(jí)，同時(shí)力學(xué)性能較優(yōu)的復(fù)合材料，也就是當(dāng)滑石粉、硅灰石和蒙脫土的含量分別是20wt%、20wt%和5wt%時(shí)的復(fù)合材料。分別將其與未加填料的PA6/MCA的其它宏觀性能進(jìn)行比較，得

5、到以下結(jié)果：滑石粉、硅灰石和蒙脫土等填料的加入，使得PA6/MCA的極限氧指數(shù)和熱變形溫度都得到了提高；尤其是蒙脫土的使用，使得復(fù)合材料的極限氧指數(shù)和熱變形溫度與PA6/MCA相比，有較大的提高，分別提高了18%和9.6%。另外，復(fù)合材料的吸水率隨著上述三種填料的加入而有所降低。
　　通過(guò)灼熱絲的測(cè)試結(jié)果為，分別添加硅灰石和蒙脫土的PA6/MCA復(fù)合材料，均可以通過(guò)850℃的灼熱絲性能測(cè)試。
　　綜上，綜合力學(xué)性能和阻燃性能

6、等性能分析結(jié)果，得出，當(dāng)硅灰石和蒙脫土含量分別為20wt%和5wt%時(shí)，PA6/MCA復(fù)合材料的綜合性能最優(yōu)。
　　(3)紅外光譜測(cè)試結(jié)果表明，PA6/MCA/硅灰石復(fù)合材料在452cm-1處出現(xiàn)了明顯的Si-O伸縮振動(dòng)峰，1015cm-1處有Si-O-C伸縮振動(dòng)；在PA6/MCA/蒙脫土復(fù)合材料中發(fā)現(xiàn)667-730cm-1處有一個(gè)寬峰，是Al2O3的特征吸收峰，1015cm-1處有Si-O-C伸縮振動(dòng)，表明在PA6/MCA/硅灰

7、石和PA6/MCA/蒙脫土復(fù)合材料的炭層表面，都存在SiO2；在PA6/MCA/蒙脫土復(fù)合材料的炭層表面，又另外存在Al2O3。
　　(4)微觀形貌分析結(jié)果表明，PA6/MCA/蒙脫土復(fù)合材料的炭層表面平整光滑，炭層致密且均勻，這與之前所測(cè)的PA6/MCA/蒙脫土復(fù)合材料的阻燃性能最好的結(jié)果相一致。
　　(5)熱重分析結(jié)果表明，與PA6/MCA相比，PA6/MCA/硅灰石、PA6/MCA/蒙脫土復(fù)合材料的最大熱失重溫度降低，