PA6因其优异的机械,电气,耐磨性,耐油性,耐溶剂性,耐腐蚀性等特性而广泛应用于工业和日常生活中。
然而,PA6的天然可燃性和低阻燃性限制了其广泛的应用。
三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)作为传统的阻燃剂,不含卤素,通常用于PA6,可显着提高PA6的阻燃性。
然而,为了实现阻燃性能,PA6中MCA的高负荷将导致加工困难和机械性能的劣化。
近年来,层状纳米填料,越来越受到人们的关注,以提高聚合物的阻燃性。
与其他分层纳米填料相比,α-ZrP具有一些独特的优点,如高可调性和易嵌入性。
此外,许多报道表明,α-ZrP还可以催化聚合物复合材料的表面碳化和石墨化。因此,α-ZrP用作MCA的增效剂以产生新的阻燃体系,其可进一步改善阻燃性和机械性能。
MCA-a-ZrP修饰的MCA(MCA-a-ZrP)通过α-ZrP,三聚氰胺(ME)和氰尿酸(CA)分子的自组装合成。对MCA和MCA-a-ZrP的结构进行了表征。
通过在PA6中与一定量的MCA或MCA-α-ZrP熔融共混获得一系列PA6 / MCA和PA6 / MCA-α-ZrP复合材料。研究了各复合材料的阻燃性,力学性能,热稳定性和结晶度。
实验和结果
1.材料准备
1)取一定量的ZrP粉末,分散于水中,使固液比100 mL / g,加入摩尔比n(胺):n(ZrP)= 2.5的,超声波或搅拌均成胶体,然后加入,超声波处理30分钟,放入球磨机中,转速300-2000转/分钟,球磨24小时,过滤,干燥,然后用消声炉加入N2。通过在300-600℃下煅烧1-6H获得ZrP剥离的粉末。
2)在搅拌下向三颈烧瓶中加入0.1mol CA和100ml水,得到稳定的悬浮液。然后,将3%,5%,10%和30%(CA和ME的总质量的3%,5%,10%和30%)的α-ZrP倒入搅拌的悬浮液中。当混合物的温度达到80℃时,向烧瓶中加入0.105mol ME。在95℃下搅拌2小时。通过在120℃下干燥12小时获得MCA-a-ZrP。研磨后得到粉末MCA-a-ZrP(分别为3%,5%,10%和30%的MCA)。
注意:添加的ZrP可以在剥离后使用或直接与MCA合成,但剥离后,ZrP的分散性会更好,组合会更好。
PA6复合材料中阻燃剂(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小时。 PA6复合材料的配方列于表1中。所有复合材料通过双螺杆挤出机混合。将获得的样品造粒,熔化并注入标准模型,并根据相应的测试标准制备样品。
2. MCA-a-ZrP的结构表征
MCA,MCA-30a-ZrP和α-ZrP的SEM照片如图3所示。许多研究人员报道MCA的合成是通过形成大的平面氢键网络来实现ME和CA的自组装。 A-ZrP可以将氢键网络分解成更小的独立反应体系并精制MCA颗粒。图3(a)显示MCA颗粒表现出不同的尺寸和不规则的形状。从图中可以看出。如图3(b)和3(c)所示,当添加α-ZrP时,MCA颗粒变得小于MCA颗粒,并且存在一些荚膜颗粒,其可以解释为用MCA包封α-ZrP。
3.热稳定性
为了解MCA-a-ZrP对PA6热稳定性的影响,采用TGA分析了不同量的α-ZrP改性MCA对纯PA6和阻燃PA6的影响。纯PA6,PA6 / MCA和PA6 / MCA-α-ZrP的TG和DTG曲线如图6所示,数据列于表1.热稳定性通过初始分解温度(Ti)和大降解温度来量化(Tmax1和Tmax2)。
如图6和表1所示,PA6 / MCA和PA6 / MCA-a-ZrP具有两个热降解阶段,并且在添加MCA之后发生次温度快速重量损失(Tmax1)。此外,Tmax1的热降解远低于PA6的热降解,表明MCA可以诱导PA6的催化分解,MCA的阻燃效果是气相而不是凝析相。
如表1所示,与纯PA6相比,PA6 / MCA和PA6 / MCA-a-ZrP复合材料的Ti增加。 MCA释放惰性气体并稀释高温下可燃气体的浓度;因此,在c中的Ti
新闻分类