尼龙6/有机蒙脱土阻燃复合材料的结构与性能

摘要

PA6是一种应用十分广泛的工程塑料，其阻燃性能在许多场合下都是需要衡量的重要指标。PA6的阻燃技术中，无卤阻燃已成为目前研究的热点。近年来，人们逐渐认识到蒙脱土对聚合物的阻燃作用，但也发现通过单独添加蒙脱土并不能获得具有高极限氧指数和能达到V-0级的复合材料。因此，为了利用蒙脱土对聚合物的阻燃作用，就必须对蒙脱土进行复配研究，找到能够与蒙脱土发挥阻燃协同效应的阻燃剂，达到较好的阻燃效果，从而获得具有工业应用价值的阻燃材料。 本论文首先研究了PA6/有机蒙脱土一(OMMT-1)/常规阻燃剂复合材料的结构、力学性能和阻燃性能，得到了常规阻燃剂与OMMT复配的规律，发现蒙脱土与氢氧化镁(MH)具有阻燃协同效应，所得复合材料的力学性能较好；蒙脱土与三聚氰胺磷酸盐表现出对抗效应；蒙脱土与氨基硅油(ASO)具有阻燃协同效应，其极限氧指数(LOI)较高，且复合材料的拉伸强度和弯曲强度大幅提高。 本论文进一步研究了PA6/OMMT/ASO阻燃复合材料的结构、力学性能和阻燃性能。通过对阻燃复合材料燃烧后炭质残留物的傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)分析发现氨基硅油在燃烧过程中生成SiO<,2>，起到阻隔作用。通过氧指数试验和垂直燃烧试验发现复合材料具有较高的LOI，但不能在垂直燃烧试验中分级。因此有必要在阻燃复合材料中加入一种主阻燃剂从而得到较好的阻燃效果。通过对阻燃复合材料燃烧后残炭的扫描电镜(SEM)分析，发现残炭中具有两种不同的炭层结构。通过力学性能测试发现阻燃复合材料的拉伸强度和弯曲强度提高很大，缺口冲击强度有所下降。 在上述研究的基础上，本论文讨论了PA6/OMMT/ASO/MH阻燃复合材料的结构、力学性能和阻燃性能。通过透射电镜(TEM)发现MH用量为50份时会产生团聚，对阻燃复合材料的性能造成很大影响；在MH大量添加下，蒙脱土仍然以插层型和剥离型共存结构分散在PA6中，但是分散性下降。由于OMMT、ASO、MH三者的阻燃协同效应，阻燃复合材料的LOI非常高。在氧指数试验中，阻燃复合材料会形成盖状炭层，包覆在燃烧表面，起到阻燃作用。然而在垂直燃烧试验中，三者的阻燃协同效应发挥的不好，起主要作用的还是MH；仍然是MH的用量决定了阻燃复合材料的垂直燃烧等级。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1前言

1.2部分阻燃剂的介绍

1.2.1金属氢氧化物阻燃剂及其阻燃机理

1.2.2硅系阻燃剂及其阻燃机理

1.3塑料燃烧性能的测试方法

1.3.1氧指数试验(Oxygen Index)

1.3.2 UL-94可燃性试验(UL94 Flammability Test)

1.4尼龙/蒙脱土阻燃复合材料的研究近况

1.5本论文研究目的、意义和主要内容

参考文献

2实验部分

2.1原料

2.2有机蒙脱土(OMMT)的制备

2.2.1有机蒙脱土一的制备

2.2.2有机蒙脱土二的制备

2.3主要设备和仪器

2.4阻燃复合材料的制备

2.4.1工艺流程

2.4.2熔融插层共混法制备阻燃复合材料

2.4.3注塑试样的制备

2.5测试与表征

2.5.1极限氧指数的测定

2.5.2拉伸强度

2.5.3弯曲性能测试

2.5.4缺口冲击强度的测定

2.5.5X-射线衍射

2.5.6傅立叶变换红外光谱(FT-IR)

2.5.7热重(TGA)

2.5.8透射电镜(TEM)

2.5.9X射线光电子能谱(XPS)

2.5.10垂直燃烧试验

2.5.11扫描电镜(SEM)

3 PA6/OMMT-1/常规阻燃剂复合材料的研究

3.1前言

3.2 PA6/OMMT-1/常规阻燃剂的配方组成

3.3结果与讨论

3.3.1 X射线衍射

3.3.2力学性能

3.3.3极限氧指数

3.3.4垂直燃试验结果

3.3.5 TGA

3.3.6 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)

3.4本章小结

参考文献

4 PA6/OMMT/ASO阻燃复合材料的研究

4.1前言

4.2 PA6/OMMT/ASO阻燃复合材料的配方组成

4.3PA6/OMMT/ASO阻燃复合材料的结构与性能

4.3.1 TEM

4.3.2力学性能

4.3.3阻燃性能

4.4本章小结

参考文献

5 PA6/OMMT/ASO/MH阻燃复合材料的研究

5.1前言

5.2 PA6/OMMT/ASO/MH阻燃复合材料的配方组成

5.3PA6/OMMT/ASO/MH阻燃复合材料的结构与性能

5.3.1 TEM

5.3.2力学性能

5.3.3阻燃性能

5.4本章小结

参考文献

6结论与展望

6.1总结

6.2展望

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢