无卤阻燃增韧增强PA66的研究

论文摘要

玻纤增强尼龙66 （GFPA66）虽然具有优异的强度,但其阻燃性能不能满足家电行业的要求,这是因为玻纤增强PA66由于玻纤的“灯芯”效应更易燃烧,不能达到阻燃的要求。至今尚未有很有效的方法可以提高PA66的阻燃性而又不损失其物理性能。本文于提出一个以短玻璃纤维作为增强剂,包覆红磷粉和微米级氢氧化镁复配作为阻燃剂的无卤阻燃尼龙66体系,利用正交试验、对比试验确定了阻燃性能和力学性能均较好的最佳配方,并通过热重分析（TGA）、差示扫描量热仪（DSC）和扫描电镜（SEM）研究了体系的性能和各组分的作用机理。具体研究内容和结论如下：红磷／氢氧化镁协效对玻纤增强PA66有很好的阻燃作用,25份的GF,10份的RP,16份的Mg（OH）2和100份的PA66可以组成性能较好的无卤阻燃体系,氧指数比纯PA66提高了50%,达到V-0阻燃级别；初始分解温度降低63℃,燃烧残碳量提高了13%；最大结晶温度增加了26.1℃,相对结晶度提高了6.6%；拉伸强度比纯PA66提高27.6MPa,比25份玻纤增强PA66增加了9.2MPa；但冲击性能下降了37%；共混体系的MFR降低到18.7g/10min,改善了PA66的流动性能,挤出加工性能良好。由于阻燃体系的冲击强度下降比较多,所以要对阻燃体系进行增韧改性,POE-g-MAH较之于EPDM-g-MAH对体系性能有更好的改善作用,虽然增韧作用不如EPDM-g-MAH,但加入后对拉伸性能和阻燃性能影响较小,添加量为5份时效果最佳,体系冲击强度提高到10.62KJ/m2,拉伸强度为92.6MPa,800℃的残碳量下降了3%,氧指数仅下降0.6。经偶联剂表面改性后的Mg（OH）2与基体树脂的相容性更好,使用硅烷偶联剂KH-550处理的Mg（OH）2可以有效地提高复合材料的力学性能和阻燃性能,提升效果要优于等量的NDZ-201；使用钛酸酯偶联剂NDZ-201处理的Mg（OH）2由于带有含磷基团,较之于KH-550,残碳量和氧指数进一步增加,阻燃效果更好。KH-550用量过多则会引起阻燃体系力学性能和阻燃性能的下降,因此1.5%的KH-550为最佳用量。通过以上研究,制备出综合性能良好的无卤阻燃PA66体系,已经达到家电行业的使用标准。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 玻纤增强PA66及其研究进展
• 1.3 PA66增韧改性的研究及进展
• 1.4 无卤阻燃PA66的研究及进展
• 1.4.1 氮系阻燃剂
• 1.4.2 膨胀型阻燃剂
• 1.4.3 硼化物
• 1.5 偶联剂
• 1.6 本课题的研究意义及主要内容
• 1.6.1 课题研究意义及创新点
• 1.6.2 研究的主要内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料
• 2.2 仪器设备
• 2.3 试样制备
• 2的表面改性'>2.3.1 Mg（OH）₂的表面改性
• 2.3.2 玻璃纤维的表面改性
• 2.3.3 PA66阻燃体系的制备
• 2.3.4 阻燃性能测试
• 2.3.5 拉伸性能测试
• 2.3.6 缺口冲击性能测试
• 2.3.7 热稳定性分析
• 2.3.8 DSC测试
• 2.3.9 熔融指数测试
• 2.3.10 微观结构SEM分析
• 第三章 阻燃体系正交试验及结果分析
• 3.1 阻燃体系正交试验设计
• 3.2 阻燃体系正交试验分析
• 3.2.1 正交试验的氧指数分析
• 3.2.2 正交试验的拉伸强度分析
• 3.2.3 正交试验的冲击强度分析
• 3.3 最优配方的性能表征及分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 无卤阻燃PA66冲击性能改善的研究
• 4.1 POE-g-MAH对阻燃体系冲击性能的改善
• 4.1.1 POE-g-MAH含量对阻燃体系拉伸性能的影响
• 4.1.2 POE-g-MAH对阻燃体系冲击性能的改善
• 4.1.3 POE-g-MAH对阻燃体系阻燃性能的影响
• 4.1.4 POE-g-MAH对阻燃体系熔融指数的影响
• 4.2 EPDM-g-MAH对阻燃体系冲击性能的改善
• 4.2.1 EPDM-g-MAH含量对阻燃体系拉伸性能的影响
• 4.2.2 EPDM-g-MAH对阻燃体系冲击强度的改善
• 4.2.3 EPDM-g-MAH含量对阻燃体系阻燃性能的影响
• 4.2.4 EPDM-g-MAH含量对阻燃体系熔融指数的影响
• 4.3 本章小结
• 2表面改性对共混体系性能影响的研究'>第五章 Mg（OH）₂表面改性对共混体系性能影响的研究
• 5.1 硅烷偶联剂KH-550对阻燃体系性能的影响
• 5.1.1 KH-550用量对阻燃体系拉伸性能的影响
• 5.1.2 KH-550用量对阻燃体系冲击性能的影响
• 5.1.3 KH-550用量对阻燃体系阻燃性能的影响
• 5.1.4 KH-550用量对阻燃体系熔融指数的影响
• 5.2 钛酸酯偶联剂NDZ-201对阻燃体系性能的影响
• 5.2.1 NDZ-201用量对阻燃体系拉伸性能的影响
• 5.2.2 NDZ-201用量对阻燃体系冲击性能的影响
• 5.2.3 NDZ-201用量对阻燃体系阻燃性能的影响
• 5.2.4 NDZ-201用量对阻燃体系熔融指数的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 结果与分析
• 6.1 PA66无卤阻燃体系热稳定性分析
• 2对PA66热稳定性的影响'>6.1.1 RP和Mg（OH）₂对PA66热稳定性的影响
• 6.1.2 增韧剂对阻燃PA66热稳定性的影响
• 6.1.3 偶联剂对阻燃PA66热稳定性的影响
• 6.2 PA66无卤阻燃体系结晶和熔融行为分析
• 6.3 扫描电镜（SEM）分析
• 6.3.1 不同配方阻燃PA66冲击断面的SEM分析
• 6.3.2 不同配方阻燃PA66燃烧碳层的SEM分析
• 6.4 本章小结
• 结论
• 1.具体结论
• 2.不足与建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 评定意见