阻燃PA6的制备及性能研究

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以改性尼龙6(PA6/PEPA)为原料,分别以磷-氮阻燃剂-聚磷酸铵(APP)、有机次磷酸盐-二乙基次磷酸锌(ZDP)和过渡金属氧化物-三氧化钼(Mo O3)为阻燃添加剂,经双螺杆熔融共混制备PA6/PEPA/APP、PA6/PEPA/ZDP、PA6/PEPA/Mo O3共混物。通过扫描电镜(SEM)、红外光谱仪(IR)、差示扫描量热仪(DSC)、热失重分析仪(TGA)、万能材料拉伸机、极限氧指数仪(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)、锥形量热仪(CONE)等对共混物的形貌、结构、热性能、力学性能、阻燃性能进行了表征。研究表明,APP添加量≥10wt%时,共混物的LOI值提高到24~25%;当APP添加量为25wt%时,共混物的最大热释放速率(PHRR)和总热释放量(THR)分别下降了44.3%和20.2%,最大质量损失速率(PMLR)下降了44.1%,残炭质量由2.7%增加到17.6%,提高了PA6的阻燃性能,但APP在PA6/PEPA中的分散性较差,降低了共混物的拉伸性能。ZDP与PA6/PEPA的相容性较好,在基体中呈均匀分散,当添ZDP的加量≥5wt%时,共混物的LOI值提高到26%;当ZDP的添加量为25wt%时,共混物的热稳定性提高,PHRR和THR分别下降了31.8%和9.5%,PMLR降低了38.2%,残炭质量增加了2.2倍,能够形成连续致密的炭层,提高了PA6的阻燃性能。Mo O3在PA6/PEPA中分散性相对较好,Mo O3能够协同PEPA起到阻燃作用,当添加量为0.75wt%时,Tmax提高了13.0℃,最大热失重速率降低了34.8%,700℃的残炭量增加了25.9%;当添加量为1.0wt%时,共混物的LOI值提高到27%,PHRR、THR、PMLR减小,残炭量增大,在添加量较小的情况下取得了较好的阻燃性能。与纯PA6相比,PA6/PEPA/APP体系成炭性相对较好,PA6/PEPA/ZDP体系在提高阻燃性能的同时,保持较好的力学性能,PA6/PEPA/Mo O3体系在阻燃剂用量较少的情况下可以获得较好的阻燃效果。
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