PA6因其優異的機械,電氣,耐磨性,耐油性,耐溶劑性,耐腐蝕性等特性而廣泛應用于工業和日常生活中。
然而,PA6的天然可燃性和低阻燃性限制了其廣泛的應用。
三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)作為傳統的阻燃劑,不含鹵素,通常用于PA6,可顯著提高PA6的阻燃性。
然而,為了實現阻燃性能,PA6中MCA的高負荷將導致加工困難和機械性能的劣化。
近年來,層狀納米填料,越來越受到人們的關注,以提高聚合物的阻燃性。
與其他分層納米填料相比,α-ZrP具有一些獨特的優點,如高可調性和易嵌入性。
此外,許多報道表明,α-ZrP還可以催化聚合物復合材料的表面碳化和石墨化。因此,α-ZrP用作MCA的增效劑以產生新的阻燃體系,其可進一步改善阻燃性和機械性能。
MCA-a-ZrP修飾的MCA(MCA-a-ZrP)通過α-ZrP,三聚氰胺(ME)和氰尿酸(CA)分子的自組裝合成。對MCA和MCA-a-ZrP的結構進行了表征。
通過在PA6中與一定量的MCA或MCA-α-ZrP熔融共混獲得一系列PA6 / MCA和PA6 / MCA-α-ZrP復合材料。研究了各復合材料的阻燃性,力學性能,熱穩定性和結晶度。
實驗和結果
1.材料準備
1)取一定量的ZrP粉末,分散于水中,使固液比100 mL / g,加入摩爾比n(胺):n(ZrP)= 2.5的,超聲波或攪拌均成膠體,然后加入,超聲波處理30分鐘,放入球磨機中,轉速300-2000轉/分鐘,球磨24小時,過濾,干燥,然后用消聲爐加入N2。通過在300-600℃下煅燒1-6H獲得ZrP剝離的粉末。
2)在攪拌下向三頸燒瓶中加入0.1mol CA和100ml水,得到穩定的懸浮液。然后,將3%,5%,10%和30%(CA和ME的總質量的3%,5%,10%和30%)的α-ZrP倒入攪拌的懸浮液中。當混合物的溫度達到80℃時,向燒瓶中加入0.105mol ME。在95℃下攪拌2小時。通過在120℃下干燥12小時獲得MCA-a-ZrP。研磨后得到粉末MCA-a-ZrP(分別為3%,5%,10%和30%的MCA)。
注意:添加的ZrP可以在剝離后使用或直接與MCA合成,但剝離后,ZrP的分散性會更好,組合會更好。
PA6復合材料中阻燃劑(MCA或MCA-α-ZrP)的含量保持在12wt%,PA6,MCA和MCA-α-ZrP在使用前在80℃下干燥12小時。 PA6復合材料的配方列于表1中。所有復合材料通過雙螺桿擠出機混合。將獲得的樣品造粒,熔化并注入標準模型,并根據相應的測試標準制備樣品。
2. MCA-a-ZrP的結構表征
MCA,MCA-30a-ZrP和α-ZrP的SEM照片如圖3所示。許多研究人員報道MCA的合成是通過形成大的平面氫鍵網絡來實現ME和CA的自組裝。 A-ZrP可以將氫鍵網絡分解成更小的獨立反應體系并精制MCA顆粒。圖3(a)顯示MCA顆粒表現出不同的尺寸和不規則的形狀。從圖中可以看出。如圖3(b)和3(c)所示,當添加α-ZrP時,MCA顆粒變得小于MCA顆粒,并且存在一些莢膜顆粒,其可以解釋為用MCA包封α-ZrP。
3.熱穩定性
為了解MCA-a-ZrP對PA6熱穩定性的影響,采用TGA分析了不同量的α-ZrP改性MCA對純PA6和阻燃PA6的影響。純PA6,PA6 / MCA和PA6 / MCA-α-ZrP的TG和DTG曲線如圖6所示,數據列于表1.熱穩定性通過初始分解溫度(Ti)和大降解溫度來量化(Tmax1和Tmax2)。
如圖6和表1所示,PA6 / MCA和PA6 / MCA-a-ZrP具有兩個熱降解階段,并且在添加MCA之后發生次溫度快速重量損失(Tmax1)。此外,Tmax1的熱降解遠低于PA6的熱降解,表明MCA可以誘導PA6的催化分解,MCA的阻燃效果是氣相而不是凝析相。
如表1所示,與純PA6相比,PA6 / MCA和PA6 / MCA-a-ZrP復合材料的Ti增加。 MCA釋放惰性氣體并稀釋高溫下可燃氣體的濃度;因此,在c中的Ti
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