PA增強(qiáng)PP無鹵阻燃研究

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1、PA增強(qiáng)PP無鹵阻燃的研究（轉(zhuǎn)載）?????聚丙烯(PP)具有絕緣性好、耐熱性好、密度小等優(yōu)點(diǎn)，在電子、化工、機(jī)械、建筑、汽車、電器絕緣材料等行業(yè)中被廣泛使用。但PP是碳?xì)漕惒牧?，屬易燃材料，其氧指?shù)(LOI)為1714%～1815%左右，低于空氣中的氧濃度21%，且燃燒時(shí)產(chǎn)生大量的熔滴，極易傳播火焰，致使PP在許多領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制[1]?！　∧壳埃瑹o鹵或低鹵化、抑煙低毒化和復(fù)配高效阻燃化已成為阻燃劑開發(fā)應(yīng)用研究領(lǐng)域的前沿課題。將Mg(OH)2與紅磷復(fù)配，利用各自作為阻燃劑的特點(diǎn)，可以使二者自身的作用更能充分發(fā)揮，能夠體現(xiàn)協(xié)同阻燃效應(yīng)。在聚合物

2、中添加大量的阻燃劑制得高阻燃性能的復(fù)合材料，但在阻燃性能得到改善的同時(shí)卻對(duì)材料的機(jī)械性能損失太大，如強(qiáng)度。尼龍6(PA6)具有拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，與PP形成合金可改善PP的力學(xué)性能；并且紅磷與Mg(OH)2復(fù)合阻燃劑可增大PA6的剩炭率[2]，具有良好的協(xié)同阻燃作用。本文通過在紅磷與Mg(OH)2復(fù)配阻燃聚丙烯體系中添加適量的PA6，制備了力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和阻燃性能均優(yōu)的復(fù)合材料。1　實(shí)驗(yàn)部分1.1　實(shí)驗(yàn)原料　　聚丙烯(PP)：T30S，新疆獨(dú)山子石化公司；尼龍6(PA6)：1013B，日本宇部；PP-g-MAH：CMG9801，上海日

3、之升；微膠囊包覆紅磷母粒：MRP，磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%，；活性氫氧化鎂：5μm。1.2　主要儀器與設(shè)備　　同向雙螺桿混煉擠出機(jī)：TSE240A，南京瑞亞高聚物設(shè)備有限公司；塑料注塑成型機(jī)：CJ80MZ2NCⅡ，震德塑料機(jī)械廠有限公司；液晶式擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)：ZBC24B，深圳市新三思計(jì)量技術(shù)有限公司；微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)：WDW210C，上海華龍測(cè)試儀器公司；氧指數(shù)測(cè)定儀：JF23，南京市江寧區(qū)分析儀器廠；熱重分析儀：TGA2Q50，美國TA公司。1.3　樣品制備　　按配方將PP、PP2g2MAH、PA6、紅磷母粒和活性氫氧化鎂經(jīng)充分混合后在雙螺桿擠

4、出機(jī)上熔融擠出造粒，機(jī)頭溫度為225℃，螺桿轉(zhuǎn)速為200r/min。所得粒料干燥后在注塑機(jī)上注塑成樣條進(jìn)行性能測(cè)試與表征。1.4　性能測(cè)試　　拉伸強(qiáng)度按GB/T1040—1992測(cè)試，拉伸速率為50mm/min；彎曲強(qiáng)度按GB/T9341—2000測(cè)試，壓縮速率2mm/min；沖擊強(qiáng)度按GB/T1843—1996測(cè)試；氧指數(shù)測(cè)試按GB/T2406—1993測(cè)試；熱重分析：樣品在空氣氣氛中，氣體流速為50mL/min，升溫速率為20℃/min，測(cè)量溫度范圍25～600℃。2　結(jié)果與討論2.1　PA6對(duì)紅磷與氫氧化鎂復(fù)配阻燃聚丙烯復(fù)合材料性能的影響?

5、?????紅磷屬高效無機(jī)阻燃劑，與基體相容性差，作為阻燃劑應(yīng)用時(shí)，常采用微膠囊包覆處理可改善其與基體的相容性。同時(shí)紅磷也是易燃品，當(dāng)用量過多時(shí)，又會(huì)降低材料的阻燃性能，因此包覆紅磷的用量必須適量。無機(jī)阻燃劑Mg(OH)2具有熱穩(wěn)定性好、不揮發(fā)、不析出、不產(chǎn)生有毒氣體、不腐蝕加工設(shè)備、分解溫度高、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。但Mg(OH)2的添加量在80份以上才具有較好的阻燃效果，高填充量對(duì)材料的機(jī)械性能損失較大。葉紅衛(wèi)[3]等研究發(fā)現(xiàn)紅磷與氫氧化鎂復(fù)配使用具有良好的協(xié)同效應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)考慮到成本以及材料的綜合性能，使用少量的阻燃劑，并添加適量的PA6，以期制得綜

6、合性能均優(yōu)的無鹵阻燃聚丙烯復(fù)合材料。取微膠囊包覆紅磷母粒MRP的用量為15份，Mg(OH)2的用量為30份，改變PA6的添加量，具體實(shí)驗(yàn)配方如表1。?2.1.1　PA6用量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響?????????圖1、圖2分別是PA6的用量對(duì)復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度以及沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長率的影響。從圖1和圖2可以看出，隨著PA6用量的增加，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度大幅上升，缺口沖擊強(qiáng)度平緩上升，但斷裂伸長率逐漸下降。這主要是由于隨著PA6的加入，接枝物PP-g-MAH中的PP與PP基體相容，MAH可與PA6中端基反應(yīng)形成共聚物存在于兩相界

7、面，使相界面含量增加，兩相間界面張力減小，界面黏結(jié)力提高，使得復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度得到了提高。然而，復(fù)合材料的斷裂伸長逐漸減少是因?yàn)樵诶瓚?yīng)力增加到屈服點(diǎn)時(shí)，外力所做的功部分轉(zhuǎn)變成熱，但不足以克服PA6相的晶格能，PA6顆粒成為應(yīng)力集中點(diǎn)，使材料在出現(xiàn)細(xì)頸之前斷裂。當(dāng)PA6用量為12份時(shí)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到31.7MPa，彎曲強(qiáng)度達(dá)到43.4MPa，分別比未添加PA6的復(fù)合體系提高了20.5%、15.4%，斷裂伸長率為42.25%，且其缺口沖擊強(qiáng)度略有上升，復(fù)合材料具有良好的綜合力學(xué)性能。2.1.2　PA6用量對(duì)復(fù)合材料燃燒性能的影響?

8、???????圖3是PA6用量對(duì)復(fù)合材料氧指數(shù)的影響。由圖3可見：隨著PA6用量的增加，復(fù)合材料的氧指數(shù)也不斷提高。當(dāng)PA6用量為12份