想大幅提高PA6阻燃性能？有個(gè)數(shù)據(jù)你得重視

　　聚酰胺6是一種重要的工程聚合物材料，在吸濕性，可染性和韌性方面表現(xiàn)出色。然而，與許多聚合物材料一樣，PA6材料阻燃性差，極限氧指數(shù)（LOI）僅為22％，限制了它們的應(yīng)用。因此，提高PA6阻燃性的研究尤為重要。

　　雙環(huán)籠狀磷酸季戊四醇酯醇（PEPA）通過Verkade和Reynolds，1960年探索13和它在聚合物領(lǐng)域迅速施加。Halpern等人在聚烯烴中報(bào)道了使用這種化合物作為阻燃劑的第一個(gè)例子。后來，開發(fā)了一系列PEPA衍生物，如Melabis，Trimer和Bistrin。聚丙烯中使用的三聚體和氮基FR在V-0水平下具有良好的阻燃性。由于PEPA在聚合物中具有良好的阻燃性能，相應(yīng)的阻燃機(jī)理備受關(guān)注。

　　北京服裝學(xué)院的王銳教授按照表1配方，通過在雙螺桿擠出機(jī)中通過熔融共混方法以不同的進(jìn)料比混合籠形雙環(huán)季戊四醇磷酸酯醇（PEPA）和聚酰胺6（PA6）來制備一系列PA6/PEPA復(fù)合材料。

　　進(jìn)行LOI和UL-94測試以研究PEPA/PA6復(fù)合材料的阻燃性能，結(jié)果列于表2中。當(dāng)其含量小于20重量％時(shí)，LOI值（約22重量％）不受PEPA量的顯著影響。當(dāng)PEPA的含量增加到25wt％時(shí)，LOI值從24％急劇增加到31％。將PEPA含量進(jìn)一步增加至30重量％時(shí)，獲得更高的LOI值（高達(dá)38％）。UL-94測試結(jié)果顯示t 1，t 2和t 2 ?+? t 3隨著PEPA的添加，PA6的阻燃性明顯縮短，表明PA6的阻燃性顯著提高。

　　表3和圖1總結(jié)了PA6/PEPA復(fù)合材料的CC測試數(shù)據(jù)。如表3所示，由于PEPA的增塑降低了點(diǎn)火時(shí)間，因此PA6/PEPA復(fù)合材料的點(diǎn)燃時(shí)間（TTI）比純PA6的點(diǎn)燃時(shí)間短（TTI）。然而，當(dāng)PEPA的添加量超過10wt％時(shí)，TTI的值在40和47s之間波動，而不隨著PEPA含量的增加而進(jìn)一步縮短。熱釋放率（HRR）曲線與純PA6的曲線明顯不同。盡管所有PA6/PEPA復(fù)合材料的熱釋放速率峰值（pHRR）高于純PA6，但平均熱釋放速率（mHRR）隨著PEPA的增加而逐漸降低。其中加入30重量％的PEPA，mHRR的值從263.2降至87.6kWm-2（下降66.7％），而總熱釋放量（THR）從97.4降至57.4kWm-2（下降41.1％）。

圖1. PA6 / PEPA復(fù)合材料CC測試的放熱率

　　表4列出了純PA6及其復(fù)合材料的TG和DTG結(jié)果。很顯然，純PA6在加熱到400℃時(shí)開始分解，而所有含PEPA的樣品的初始分解溫度均低于純PA6，并且PA6（T5wt％）的5wt％重量損失和溫度在最大熱分解速率（Tmax％）隨著PEPA含量的增加而減少。隨著PEPA含量從20.6％增加到11.0％，復(fù)合材料的最大熱分解率也降低。在800℃下殘余炭的百分比從純PA6的1.2wt％增加到PA6/PEPA（70/30）的17.8wt％。由TG結(jié)果可知，純PA6具有強(qiáng)烈的成炭特性，其中在800℃下殘?zhí)康暮扛哌_(dá)36wt％。

　　本篇文章通過在雙螺桿擠出機(jī)中以熔融共混方法配合不同的進(jìn)料比混合籠形雙環(huán)季戊四醇磷酸酯醇（PEPA）和聚酰胺6（PA6）來制備一系列PA6/PEPA復(fù)合材料，適當(dāng)?shù)淖枞紕┨砑颖壤梢院艽蠓鹊奶岣逷A6的阻燃性能，為PA6材料的阻燃方面的研究提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

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