PA增强PP无卤阻燃的研究.docVIP

PA增强无卤阻燃的研究 ??? ??聚丙烯(PP)具有绝缘性好、耐热性好、密度小等优点，在电子、化工、机械、建筑、汽车、电器绝缘材料等行业中被广泛使用。但PP是碳氢类材料，属易燃材料，其氧指数(LOI)为1714%～1815%左右，低于空气中的氧浓度21%，且燃烧时产生大量的熔滴，极易传播火焰，致使PP在许多领域的应用受到限制[1]。　　目前，无卤或低卤化、抑烟低毒化和复配高效阻燃化已成为阻燃剂开发应用研究领域的前沿课题。将Mg(OH)2与红磷复配，利用各自作为阻燃剂的特点，可以使二者自身的作用更能充分发挥，能够体现协同阻燃效应。在聚合物中添加大量的阻燃剂制得高阻燃性能的复合材料，但在阻燃性能得到改善的同时却对材料的机械性能损失太大，如强度。尼龙6(PA6)具有拉伸强度和冲击强度高等优点，与PP形成合金可改善PP的力学性能；并且红磷与Mg(OH)2复合阻燃剂可增大PA6的剩炭率[2]，具有良好的协同阻燃作用。本文通过在红磷与Mg(OH)2复配阻燃聚丙烯体系中添加适量的PA6，制备了力学性能、热稳定性和阻燃性能均优的复合材料。 1　实验部分 1.1　实验原料 　　聚丙烯(PP)：T30S，新疆独山子石化公司；尼龙6(PA6)：1013B，日本宇部；PPg-MAH：CMG9801，上海日之升；微胶囊包覆红磷母粒：，磷质量分数50%，；活性氢氧化镁：5μm。 1.2　主要仪器与设备 　　同向双螺杆混炼挤出机：TSE240A，南京瑞亚高聚物设备有限公司；塑料注塑成型机：CJ80MZ2NCⅡ，震德塑料机械厂有限公司；液晶式摆锤冲击试验机：ZBC24B，深圳市新三思计量技术有限公司；微机控制电子万能试验机：WDW210C，上海华龙测试仪器公司；氧指数测定仪：JF23，南京市江宁区分析仪器厂；热重分析仪：TGA2Q50，美国TA公司。 1.3　样品制备 　　按配方将PP、PP2g2MAH、PA6、红磷母粒和活性氢氧化镁经充分混合后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，机头温度为225℃，螺杆转速为200r/min。所得粒料干燥后在注塑机上注塑成样条进行性能测试与表征。 1.4　性能测试 　　拉伸强度按GB/T1040—1992测试，拉伸速率为50mm/min；弯曲强度按GB/T9341—2000测试，压缩速率2mm/min；冲击强度按GB/T1843—1996测试；氧指数测试按GB/T2406—1993测试；热重分析：样品在空气气氛中，气体流速为50mL/min，升温速率为20℃/min，测量温度范围25～600℃。 2　结果与讨论 2.1　PA6对红磷与氢氧化镁复配阻燃聚丙烯复合材料性能的影响 ??????红磷属高效无机阻燃剂，与基体相容性差，作为阻燃剂应用时，常采用微胶囊包覆处理可改善其与基体的相容性。同时红磷也是易燃品，当用量过多时，又会降低材料的阻燃性能，因此包覆红磷的用量必须适量。无机阻燃剂Mg(OH)2具有热稳定性好、不挥发、不析出、不产生有毒气体、不腐蚀加工设备、分解温度高、价格便宜等优点。但Mg(OH)2的添加量在80份以上才具有较好的阻燃效果，高填充量对材料的机械性能损失较大。叶红卫[3]等研究发现红磷与氢氧化镁复配使用具有良好的协同效应。本实验考虑到成本以及材料的综合性能，使用少量的阻燃剂，并添加适量的PA6，以期制得综合性能均优的无卤阻燃聚丙烯复合材料。取微胶囊包覆红磷母粒的用量为15份，Mg(OH)2的用量为30份，改变PA6的添加量，具体实验配方如表1。 ? 2.1.1　PA6用量对复合材料力学性能的影响 ? ? ??????? 图1、图2分别是PA6的用量对复合材料拉伸强度、弯曲强度以及冲击强度和断裂伸长率的影响。从图1和图2可以看出，随着PA6用量的增加，复合材料的拉伸强度和弯曲强度大幅上升，缺口冲击强度平缓上升，但断裂伸长率逐渐下降。这主要是由于随着PA6的加入，接枝物PP-g-MAH中的PP与PP基体相容，MAH可与PA6中端基反应形成共聚物存在于两相界面，使相界面含量增加，两相间界面张力减小，界面黏结力提高，使得复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度得到了提高。然而，复合材料的断裂伸长逐渐减少是因为在拉应力增加到屈服点时，外力所做的功部分转变成热，但不足以克服PA6相的晶格能，PA6颗粒成为应力集中点，使材料在出现细颈之前断裂。当PA6用量为12份时，拉伸强度达到31.7MPa，弯曲强度达到43.4MPa，分别比未添加PA6的复合体系提高了20.5%、15.4%，断裂伸长率为42.25%，且其缺口冲击强度略有上升，复合材料具有良好的综合力学性能。 2.1.2　PA6用量对复合材料燃烧性能的影响 ? ??????? 图3是PA6用量对复合材料氧指数的影响。由图3可见：随着PA