無鹵阻燃聚酰胺6及玻纖增強(qiáng)聚酰胺6的研究.pdf

1、三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)是一種重要的氮系阻燃劑，對非增強(qiáng)聚酰6(簡寫PA6)具有很高阻燃效率。但傳統(tǒng)MCA在PA6加工溫度下是不熔化的剛性粒子，在樹脂基體中分散效果欠佳，使其阻燃性能受到負(fù)面影響。目前商品化MCA阻燃PA6燃燒過程中自熄時間較長，且燃燒熔滴易引燃脫脂棉而不能達(dá)到UL-94V0阻燃級別。針對傳統(tǒng)MCA的上述缺點，本文建立了一種無機(jī)酸/聚酰胺樹脂溶液為反應(yīng)介質(zhì)合成三聚氰胺氰尿酸的新技術(shù)：即將聚酰胺樹脂溶解于無機(jī)酸溶液形成均

2、相溶液，以其為介質(zhì)實現(xiàn)三聚氰胺一氰尿酸分子自組裝，體系中的無機(jī)酸既是反應(yīng)催化劑又是聚酰胺樹脂溶劑，隨反應(yīng)進(jìn)行，過量的三聚氰胺與無機(jī)酸反應(yīng)生成三聚氰胺無機(jī)酸鹽，使體系酸度下降，聚酰胺樹脂逐漸沉淀析出在MCA表面成膜，實現(xiàn)了在阻燃劑合成過程中與聚酰胺樹脂的就地復(fù)合，反應(yīng)結(jié)束后用氨水中和無機(jī)酸原位生成無機(jī)酸的銨鹽作為阻燃協(xié)效劑以增強(qiáng)凝聚相阻燃效果。無機(jī)酸/PA6樹脂溶液為反應(yīng)介質(zhì)制備MCA是集MCA合成及其表面改性于一體的阻燃劑制備新技術(shù)，與

3、常規(guī)方法合成的MCA相比，由于改性MCA的包覆層與目標(biāo)阻燃樹脂相同，因此在熔融復(fù)合過程中阻燃劑粒子外層能塑化、流動性好、可變形、在樹脂基體中能形成理想的相界面，與樹脂相容性好，因此具有更優(yōu)異的阻燃性能。本文采用SEM、DSC、TG、FT-IR、XRD等分析方法對改性MCA結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并對阻燃機(jī)理進(jìn)行了分析。研究表明所制備的改性MCA在PA6中分散良好，阻燃劑粒子與PA6樹脂基體之間相界面基本消失，兩者呈完全相容狀態(tài);改性MCA對PA

4、6的阻燃性能優(yōu)異，7％阻燃劑添加量即能使PA6材料氧指數(shù)達(dá)34，實現(xiàn)UL94 1.6mm-V0阻燃級別，材料力學(xué)性能優(yōu)良，具有較好的市場應(yīng)用前景。 目前增強(qiáng)填充PA6的用量尤其是玻纖增強(qiáng)PA6的用量遠(yuǎn)高于非增強(qiáng)PA6，因此玻纖增強(qiáng)體系的無鹵阻燃更為重要。然而玻纖的加入使材料的阻燃性能大幅度下降，近年來國內(nèi)外眾多科研機(jī)構(gòu)和公司都投入了大量人力物力進(jìn)行相關(guān)研究，期望實現(xiàn)玻纖增強(qiáng)PA6的無鹵阻燃，然而目前還未解決該難題。由于MCA的

5、阻燃機(jī)制為催化PA6降解滴落和分解吸熱，因此MCA并不適用于玻纖增強(qiáng)PA6體系，在很大的添加量下也只能使材料通過UL94-V2級別。因此必須根據(jù)玻纖增強(qiáng)PA6的特點尋找新的阻燃體系。 三聚氰胺多聚磷酸鹽(MPP)是一種重要的氮磷協(xié)效阻燃劑，燃燒過程中三聚氰胺可分解吸熱，稀釋可燃?xì)怏w和氧氣，同時釋放出磷酸強(qiáng)烈催化PA6成碳，隔氧隔熱使材料自熄。根據(jù)以上機(jī)理三聚氰胺多聚磷酸鹽適用于玻纖增強(qiáng)聚酰胺6體系。本文采用一步法合成MPP，通過