氮磷协效阻燃尼龙66纤维用树脂

氮磷协效阻燃尼龙66纤维用树脂

        尼龙66(PA66)有着优良的力学特性、耐磨性能及耐化学腐蚀等优势，普遍使用于工程塑料和化学纤维等行业。当PA66制作成纤维或成品时，因为轻薄、比表面积大而容易被点燃，而且在使用时大部分处在垂直的状态，被点燃后火焰迅速往上传递，因而对PA66纤维的阻燃改性困难很大。依据构成元素的差异，可把适用PA66材料的阻燃剂分成卤系阻燃剂、无机阻燃剂、氮系阻燃剂和磷系阻燃剂。当中卤系阻燃剂有着较高的阻燃效率，但在使用时大部分会形成有害气体。无机阻燃剂通常需要很大加入量才能够实现比较好阻燃作用，且与PA66基体相容性不好，故主要是选用氮系阻燃剂和磷系阻燃剂。

研发人员将原位聚合法与共聚法相结合，筛选两端带有羧基的磷系阻燃剂9，10–二氢–9–氧杂–10–磷酰杂菲–丁二酸(DDP)与氮系阻燃剂MCA制取氮–磷协效阻燃PA66树脂，期望该树脂能用以制取阻燃PA66纤维。阻燃PA66树脂的制取。DDP预处理，为使DDP更加容易参与PA66缩聚反应，最先对DDP完成胺化处理。依照物质的量比是1∶1.05，称取DDP和己二胺(HMDA)并加入至二个三口烧瓶中，再各自向二个三口烧瓶中加入等量无水乙醇，随后将HMDA的乙醇溶液逐滴滴加至DDP的乙醇溶液中，60℃反应40 min，抽滤干燥得DDP–HMDA盐。

氮–磷协效阻燃PA66树脂的制取。将称取好的己二酸己二胺盐(AH盐)，MCA和DDP–HMDA调配成质量分数为65%左右的水溶液并加入2%的己内酰胺，混合均衡后加入高压反应釜并开启搅拌至100 r／min。为避免产物被氧化，用高纯N2置换釜内气体3次。调节保压阶段溫度为210～220℃，降压阶段溫度为265℃，后缩聚阶段溫度为265～275℃。相对粘度及分子量：从PA66到FRPA66–4，相对粘度及分子量减低主要是因为DDP的刚性结构位阻效应很大，阻碍PA66聚合，使聚合反应变的困难，粘度降低，聚合度减低。

熔融及结晶行为：DDP参加了PA66的聚合反应，聚合到PA66分子链，使PA66分子链的规整性和对称性受到破坏，DDP的加入也会减低PA66分子间氢键密度，变弱PA66分子间相互作用力，导致阻燃PA66的熔点、结晶溫度和结晶度减低。

力学特性剖析：DDP的加入势必会导致阻燃PA66力学特性降低，那是因为阻燃PA66的分子量和结晶度减低导致力学性能降低；此外，DDP的加入减低了PA66分子间氢键密度，导致力学性能降低。

阻燃性能剖析：加入DDP后，PA66的阻燃效果取得明显提高，随DDP加入量的增加，熔滴数量逐步降低，燃烧時间减短。当DDP加入量为4%时，熔滴滴落未引燃脱脂棉，垂直燃烧测试为UL94V–0级。FRPA66–4的极限氧指数可提升至30%以上，实现难燃级别。说明DDP与MCA协效效果优良，可提升PA66的阻燃性能。

得出结论：将原位聚合法与共聚法相结合经熔融缩聚制取了氮–磷协效阻燃PA66树脂，当MCA的含量为2%，DDP加入量为4%时，FRPA66–4的极限氧指数提升至30.6%，垂直燃烧测试达UL94V–0级。