尼龍6未經(jīng)阻燃改性,阻燃等級較低,垂直燃燒只能達到UL94 V-2級,氧指數(shù)為24左右,燃燒過程中產(chǎn)生滴落,極容易引發(fā)火災(zāi),尤其在電子產(chǎn)品領(lǐng)域,因尼龍引發(fā)的火災(zāi)不計其數(shù),造成損失較大,而目前尼龍材料在電子工業(yè)中的應(yīng)用越來越受到青睞,所以改善尼龍阻燃刻不容緩。
尼龍6阻燃改性采用共混、共聚、原位聚合等方法,阻燃等級可以由HB、V-2達到V-0級以上。阻燃尼龍的研究首先要解決阻燃劑的選擇的問題,一般主要考慮阻燃效率、產(chǎn)品性能、毒性等方面,好的阻燃劑需要符合以下條件:1、少用量便可獲得較好的阻燃效果;2、與尼龍有很好的相容性;3、耐溫性好,保證加工過程不被破壞;4、耐久性好,無明顯的表面遷移;5、對材料力學性能、電性能影響小,不降低材料的適用性;6、無毒、無污染;7、價格低廉,以保證材料成本可控。
1、吸熱作用任何燃燒在較短的時間所放出的熱量是有限的,如果能在較短的時間吸收火源所放出的一部分熱量,那么火焰溫度就會降低,輻射到燃燒表面和作用于將已經(jīng)氣化的可燃分子裂解成自由基的熱量就會減少,燃燒反應(yīng)就會得到一定程度的抑制。尼龍6阻燃改性加入無機阻燃劑如:Al(OH)3等,其阻燃機理就是通過提高聚合物的熱容,使其在達到熱分解溫度前吸收更多的熱量,從而提高其阻燃性能。這類阻燃劑充分發(fā)揮其結(jié)合水蒸汽時大量吸熱的特性,提高其自身的阻燃能力。2、覆蓋作用尼龍6阻燃改性時加入的有機磷等阻燃劑,受熱時能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)更趨穩(wěn)定的交聯(lián)狀固體物質(zhì)或碳化層。碳化層的形成一方面能阻止聚合物進一步熱降解,另一方面能阻止其內(nèi)部的熱分解產(chǎn)生物進入氣相參與燃燒過程,從而達到阻燃目的。如磷酸鋯等。3、抑制鏈反應(yīng)根據(jù)燃燒的鏈反應(yīng)理論,維持燃燒所需的是自由基。尼龍6阻燃改性采用含鹵阻燃劑,它的蒸發(fā)溫度和聚合物分解溫度相同或相近,當聚合物受熱分解時,阻燃劑也同時揮發(fā)出來。此時含鹵阻燃劑與熱分解產(chǎn)物同時處于氣相燃燒區(qū),鹵素便能夠捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基,從而阻止火焰的傳播,使燃燒區(qū)的火焰密度下降,最終使燃燒反應(yīng)速度下降直至終止。4、不燃氣體窒息作用尼龍6阻燃改性時加入三聚氰胺等氮系阻燃劑,它受熱時分解出不燃氣體,將可燃物分解出來的可燃氣體的濃度沖淡到燃燒下限以下。同時也對燃燒區(qū)內(nèi)的氧濃度具有稀釋的作用,阻止燃燒的繼續(xù)進行,達到阻燃的作用。
力學性能測試結(jié)果表明APSO-ZrP的加入有利于復(fù)合材料的拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度的提高。XRD結(jié)果表明0-ZrP的加入使PP相生成了γ晶型,PA6/APSO-ZrP復(fù)合材料中APSO-ZrP的引入起到了異相成核的作用,增加了PA6中的γ晶型含量。熱變形溫度(HDT)測試結(jié)果表明,相較純PA6,PA6/APSO-ZrP復(fù)合材料的熱變形溫度顯著提高。氧指數(shù)(OI)結(jié)果表明α-ZrP和APSO均能提高PA6的阻燃性,當O-ZrP隨著α-ZrP及APSO含量的增加復(fù)合材料的氧指數(shù)增加;復(fù)合材料展中ZrP2%、ABSO-ZrP1%、ABSO-ZrP2%、ABSO-ZrP4%時分別提高了3.9%、5.9%、13.7%、23.5%。熔體流動速率(MFR)結(jié)果表明α-ZrP的加入有助于改善PA6的加工性能。
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