一种提升PA6阻燃性能的方式

一种提升PA6阻燃性能的方式

      聚酰胺6是一种很重要的工程聚合物材料，在吸湿性，可染性和韧性多方面发挥出色。但是，与很多聚合物材料相同，PA6材料阻燃性差，极限氧指数（LOI）仅为22％，局限了他们的运用。因而，提升PA6阻燃性的研究极为重要。双环笼状磷酸季戊四醇酯醇（PEPA）利用Verkade和Reynolds，1960年探索13和它在聚合物领域快速施加。Halpern等人在聚烯烃中报导了运用此类化合物当作阻燃剂的首个事例。之后，研发了一系列PEPA衍生物，如Melabis，Trimer和Bistrin。聚丙烯中运用的三聚体和氮基FR在V-0水平下具备优良的阻燃性。因为PEPA在聚合物中具备优良的阻燃性能，相应的阻燃机理备受关注。

研究人员利用在双螺杆挤出机中利用熔融共混方式以不一样的进料比混合笼形双环季戊四醇磷酸酯醇（PEPA）和聚酰胺6（PA6）来制取一系列PA6/PEPA复合材料。开展LOI和UL-94测试以研究PEPA/PA6复合材料的阻燃性能。当其含量低于20重量％时，LOI值（约22重量％）不会受到PEPA量的显著影响。当PEPA的含量提高到25wt％时，LOI值从24％急骤提高到31％。将PEPA含量更进一步提高至30重量％时，得到更高的LOI值（高达38％）。UL-94测试结果显示t1，t2和t2+t3伴随PEPA的添加，PA6的阻燃性显著减少，表明PA6的阻燃性显著提升。

研究结果显示，因为PEPA的增塑减少了点火時间，因而PA6/PEPA复合材料的点燃時间（TTI）比纯PA6的点燃时间短（TTI）。但是，当PEPA的添加量高于10wt％时，TTI的值在40和47s中间起伏，而不伴随PEPA含量的提高而更进一步减少。热释放率（HRR）曲线与纯PA6的曲线显著不一样。虽然全部PA6/PEPA复合材料的热释放速率峰值（pHRR）高于纯PA6，但平均热释放速率（mHRR）伴随PEPA的提高而逐步减少。当中添加30重量％的PEPA，mHRR的值从263.2降到87.6kWm-2（降低66.7％），而总热释放量（THR）从97.4降到57.4kWm-2（降低41.1％）。

很显然，纯PA6在升温到400℃时逐渐分解，而所有的含PEPA的样品的初始分解溫度均低过纯PA6，而且PA6（T5wt％）的5wt％重量损失和溫度在最大热分解速度（Tmax％）伴随PEPA的含量的提升而减低。伴随PEPA的含量从20.6％提升到11.0％，复合材料的最大热分解率也减低。在800℃下残余炭的百分比从纯PA6的1.2wt％提升到PA6/PEPA（70/30）的17.8wt％。由TG結果得知，纯PA6具有很强的成炭特性，当中在800℃下残炭的的含量达到36wt％。本文根据在双螺杆挤出机中以熔融共混方式配合各种不同的进料比混合笼形双环季戊四醇磷酸酯醇（PEPA）和聚酰胺6（PA6）来制取一个系列PA6/PEPA复合材料，合理的阻燃剂加入占比可以很大幅的提升PA6的阻燃性能，为PA6材料的阻燃方面的探索给予了探索的基础。

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