聚酰胺6/改性海泡石复合材料阻燃性能的研究

摘要

聚酰胺(PA)是最重要的工程塑料之一,具有很好的力学性能,熔点高、耐磨、耐油、不溶于一般的有机溶剂、耐热性能也比较优良。但是它一般面临比较恶劣的使用环境,如高湿度、高温度、高电压等苛刻的工作环境,漏电、短路、电弧、电火花等情况引起的火灾危险很大。故聚酰胺的阻燃改性成为了大家日益关注的课题。目前聚酰胺的阻燃改性大多是通过添加阻燃剂来实现的,但聚酰胺/层状硅酸盐复合材料正以其优异的机械性能、尺寸稳定性、气体阻隔性、成型加工性及耐热阻燃性而引起人们的广泛关注。海泡石是一种富镁硅酸盐粘土矿物,分子微结构中具有链状的过渡型和2:1型层状结构,有极高的热稳定性,耐高温性可达1500~1700℃。
　　本文主要以海泡石和聚酰胺6(PA6)为研究对象,通过对海泡石进行酸化处理、有机改性,用熔融共混法制备了PA6/有机改性海泡石(O-Sep)复合材料,以改善PA6的热稳定性和阻燃性能,同时探讨其多元复合体系希望能找到与海泡石发挥阻燃协同效应的其它阻燃剂。
　　论文主要内容包括以下几个方面:
　　(1)用氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性海泡石,制备了PA6/O-Sep二元共混复合材料。研究结果表明:O-Sep的加入,使PA6/O-Sep复合材料的拉伸强度、弯曲强度得到了提高,热稳定性提高幅度不大,但缺口冲击强度明显降低,单独阻燃效果不佳;
　　(2)为了找到适宜的阻燃配方,制备并研究了PA6/O-Sep/常规阻燃剂复合材料。研究结果表明:O-Sep和三聚氰胺尿酸盐(MCA)在阻燃 PA6时存在对抗效应;O-Sep和氢氧化镁(MH)复配阻燃PA6时燃烧速度虽然有所下降,但对热稳定性提高作用不明显;O-Sep和十溴联苯醚(DB)、三氧化二锑(AO)复配能够明显改善PA6的阻燃能力与热稳定性,三者间存在阻燃协同效应,加入PTFE可以进一步提高材料阻燃级别。
　　(3)进一步用KH550和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分别改性海泡石,研究了不同配比的PA6/O-Sep/DB/AO复合材料的阻燃性能,结果表明:用KH550改性的海泡石比用CTAB改性的海泡石对PA6/O-Sep/DB/AO复合材料的阻燃性能贡献大,综合考虑,PA6/O-Sep-1/DB/AO/PTFE(73/5/15/5/2)复合材料具有最佳的阻燃性能。

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第1章 文献综述

1.1 前言

1.2 聚合物的阻燃改性

1.3 海泡石的物理化学性质和改性

1.4 塑料的燃烧及阻燃评价方法

1.5 聚合物/海泡石复合材料研究进展

1.6 本论文工作的目的和意义

第2章 实验部分

2.1 实验药品

2.2 实验仪器或设备

2.3 复合材料的制备

2.4 表征与分析

第3章 PA6/有机改性海泡石复合材料性能研究

3.1 PA6/有机改性海泡石材料的配方组成

3.2 结果与讨论

3.3 小结

第4章 PA6/有机改性海泡石多元共混材料阻燃性能研究

4.1 前言

4.2 PA6/O-Sep多元共混复合材料的配方组成

4.3 PA6/O-Sep多元共混复合材料的阻燃性能

4.4 多元共混复合材料的热稳定性能

4.5 小结

第5章 PA6/O-Sep/DB/AO复合材料阻燃性能的研究

5.1 前言

5.2 PA6/O-Sep/DB/AO阻燃复合材料的配方组成

5.3 PA6/O-Sep/DB/AO体系的阻燃性能

5.4 小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 下一步工作的设想

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文