一種提升PA6阻燃性能的方式

????? 聚酰胺6是一種很重要的工程聚合物材料，在吸濕性，可染性和韌性多方面發(fā)揮出色。但是，與很多聚合物材料相同，PA6材料阻燃性差，極限氧指數(shù)（LOI）僅為22％，局限了他們的運(yùn)用。因而，提升PA6阻燃性的研究極為重要。雙環(huán)籠狀磷酸季戊四醇酯醇（PEPA）利用Verkade和Reynolds，1960年探索13和它在聚合物領(lǐng)域快速施加。Halpern等人在聚烯烴中報(bào)導(dǎo)了運(yùn)用此類化合物當(dāng)作阻燃劑的首個(gè)事例。之后，研發(fā)了一系列PEPA衍生物，如Melabis，Trimer和Bistrin。聚丙烯中運(yùn)用的三聚體和氮基FR在V-0水平下具備優(yōu)良的阻燃性。因?yàn)镻EPA在聚合物中具備優(yōu)良的阻燃性能，相應(yīng)的阻燃機(jī)理備受關(guān)注。

研究人員利用在雙螺桿擠出機(jī)中利用熔融共混方式以不一樣的進(jìn)料比混合籠形雙環(huán)季戊四醇磷酸酯醇（PEPA）和聚酰胺6（PA6）來制取一系列PA6/PEPA復(fù)合材料。開展LOI和UL-94測試以研究PEPA/PA6復(fù)合材料的阻燃性能。當(dāng)其含量低于20重量％時(shí)，LOI值（約22重量％）不會(huì)受到PEPA量的顯著影響。當(dāng)PEPA的含量提高到25wt％時(shí)，LOI值從24％急驟提高到31％。將PEPA含量更進(jìn)一步提高至30重量％時(shí)，得到更高的LOI值（高達(dá)38％）。UL-94測試結(jié)果顯示t1，t2和t2+t3伴隨PEPA的添加，PA6的阻燃性顯著減少，表明PA6的阻燃性顯著提升。

研究結(jié)果顯示，因?yàn)镻EPA的增塑減少了點(diǎn)火時(shí)間，因而PA6/PEPA復(fù)合材料的點(diǎn)燃時(shí)間（TTI）比純PA6的點(diǎn)燃時(shí)間短（TTI）。但是，當(dāng)PEPA的添加量高于10wt％時(shí)，TTI的值在40和47s中間起伏，而不伴隨PEPA含量的提高而更進(jìn)一步減少。熱釋放率（HRR）曲線與純PA6的曲線顯著不一樣。雖然全部PA6/PEPA復(fù)合材料的熱釋放速率峰值（pHRR）高于純PA6，但平均熱釋放速率（mHRR）伴隨PEPA的提高而逐步減少。當(dāng)中添加30重量％的PEPA，mHRR的值從263.2降到87.6kWm-2（降低66.7％），而總熱釋放量（THR）從97.4降到57.4kWm-2（降低41.1％）。

很顯然，純PA6在升溫到400℃時(shí)逐漸分解，而所有的含PEPA的樣品的初始分解溫度均低過純PA6，而且PA6（T5wt％）的5wt％重量損失和溫度在最大熱分解速度（Tmax％）伴隨PEPA的含量的提升而減低。伴隨PEPA的含量從20.6％提升到11.0％，復(fù)合材料的最大熱分解率也減低。在800℃下殘余炭的百分比從純PA6的1.2wt％提升到PA6/PEPA（70/30）的17.8wt％。由TG結(jié)果得知，純PA6具有很強(qiáng)的成炭特性，當(dāng)中在800℃下殘?zhí)康牡暮窟_(dá)到36wt％。本文根據(jù)在雙螺桿擠出機(jī)中以熔融共混方式配合各種不同的進(jìn)料比混合籠形雙環(huán)季戊四醇磷酸酯醇（PEPA）和聚酰胺6（PA6）來制取一個(gè)系列PA6/PEPA復(fù)合材料，合理的阻燃劑加入占比可以很大幅的提升PA6的阻燃性能，為PA6材料的阻燃方面的探索給予了探索的基礎(chǔ)。

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