玻纤增强阻燃半芳香族耐高温聚酰胺PA10T/66的制备及性能研究
发布时间：2020-12-09 14:05
聚酰胺具有优异的机械强度、耐腐蚀性、耐化学性,可广泛应用在汽车、航空航天、电子电器等领域。脂肪族聚酰胺分子链规整、柔软,结晶度高,但普遍熔点低;全芳香族聚酰胺的熔点高、强度大、模量高,但是熔点高于分解温度,无法通过熔融方式加工;半芳香族聚酰胺是二者的结合,熔点较高,在300°C以上,综合性能优良。半芳香族聚酰胺PA10T是一种生物基半芳香族聚酰胺,合成单体癸二胺提取于蓖麻油,是可再生能源,符合绿色环保的要求,PA10T的熔点与分解温度很接近,给后期加工改性成型带来了困难,PA10T/66是基于PA10T的共聚改性产物,降低了熔点,加工窗口变宽。出于对环境和人身安全的保障,市场对材料的阻燃性能也有着越来越高的要求,对此制造出阻燃聚酰胺材料也是市场所需求的。本课题针对PA10T/66制备阻燃及增强改性复合材料,通过共混改性的加工方式,将氢氧化镁、玻纤和硼酸锌与PA10T/66在双螺杆挤出机中熔融挤出,得到不同体系的复合材料,探究PA10T/66及其复合材料的力学、热和阻燃性能,研究结果表明:（1）氢氧化镁可以起到阻燃的作用,热重测试结果复合材料的分解为两步降解,起始分解温度降低,氢氧化镁提...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚合物热裂解步骤Figure1-6Polymerthermalcrackingstep
中北大学学位论文13燃剂三源需要匹配恰当才能发挥作用：首先炭源在脱水剂形成之前不能发生分解或挥发，其次熔融体系在气源释放不燃气体后立马需要发生成炭作用，保证多孔泡沫炭层的形成，而气源释放气体的速度，熔体黏度，与炭源、体系组分分配等有关。图1-7多孔炭层形成过程Figure1-7Formationprocessofporouscarbonlayer有机磷系阻燃剂的阻燃效率高，具有低烟、低毒、无卤的特点，是一种非常重要的阻燃剂，主要有磷酸酯、膦酸酯、亚磷酸酯、磷酸盐、磷-氮化合物等。烷基次磷酸盐的具有热分解温度高、耐水解、阻燃效果好的特点，在350°C的高温下仍能保持好的性能，很适用于聚酰胺的改性加工工艺，欧盟颁布RoHS指令，电子电器将向高于温度30°C的无铅焊接系统转变，烷基次磷酸盐由于具有良好的机械电子性能，可以使用在无铅焊接系统的尼龙里，但是这种阻燃剂的合成技术难度大，条件要求高，并且技术被掌握在国外，所以使用的成本高，应用不广泛。无机次磷酸盐也是聚酰胺阻燃常使用的阻燃剂，以次磷酸铝[57]最为典范，且原料来源广泛，应用成本低。1.4.3氮系阻燃剂氮系阻燃剂[58]一般都是带有三嗪结构的一类化合物，该化合物的特点是热分解温度很高，对材料后期改性加工过程中帮助很大；毒性和腐蚀性低，燃烧过程中放出的气体对材料的腐蚀性很低，一定程度上减少了被燃材料对环境造成污染；阻燃效率高，也不影响材料中添加的光稳定剂。发生燃烧时，氮系阻燃剂达到分解温度会产生一些不燃性气体，如水蒸气、氨气、氮气等，并且吸收大量热量，大幅度降低燃烧环境温度，不燃性气体能够稀释空气中氧和可燃性气体的浓度，阻止聚合物进一步燃烧。常使用的氮系阻燃剂主要有三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐和三聚氰胺的磷酸盐等。
中北大学学位论文2138MPa，下降了8%，断裂伸长率由2.4%下降到1.9%，添加60%时，拉伸强度下降到36MPa，下降了12.8%，断裂伸长率下降到1.5%。这说明氢氧化镁的添加使复合材料脆性增加，塑性下降。图2-1氢氧化镁含量对PA10T/66的拉伸强度和断裂伸长率的影响Figure2-1EffectofmagnesiumhydroxidecontentonthetensilestrengthandelongationatbreakofPA10T/66图2-2是不同氢氧化镁含量下PA10T/66的弯曲强度和弯曲模量，从图中可以看出，随着氢氧化镁含量的增多，PA10T/66的弯曲强度呈下降的趋势，而弯曲模量却逐渐增大，这是因为氢氧化镁作为一种刚性粒子，在聚合物受到外力作用时无法发生变形，也不能通过产生银纹来吸收能量，从而导致材料脆性增大，所以弯曲强度下降；氢氧化镁呈片状结构，粒子的纵横尺寸比例大，对PA10T/66的弯曲模量增加效果显著。图2-2氢氧化镁含量对PA10T/66的弯曲强度和弯曲模量的影响Figure2-2EffectofMagnesiumHydroxideContentonFlexuralStrengthandFlexuralModulusofPA10T/66
【参考文献】：
期刊论文
[1]PA6T共聚物的研究进展[J]. 李远远,胡国胜,张静婷,刘冰肖,张静雅. 化工新型材料. 2019(04)
[2]耐高温PA10T/66及PA10T/66/GF非等温结晶动力学研究[J]. 刘冰肖,胡国胜,张静婷,闫文. 工程塑料应用. 2019(03)
[3]氢氧化镁表面改性对阻燃PA6复合材料性能的影响[J]. 唐小强,任斌,李博,岳金如,王俊龙,陈同,谢杰,应宗荣. 工程塑料应用. 2018(12)
[4]阻燃尼龙的制备与性能分析研究进展[J]. 许光晟,胡宏军. 工程塑料应用. 2018(10)
[5]阻燃剂的现状及发展趋势[J]. 滕广远,陈俊宏. 化工时刊. 2018(04)
[6]阻燃聚酰胺的研究进展和发展趋势[J]. 张旭,李洁. 精细与专用化学品. 2017(11)
[7]Non-isothermal crystallization kinetics of Nylon 10T and Nylon 10T/1010 copolymers: Effect of sebacic acid as a third comonomer[J]. Zhongqiang Wang,Guosheng Hu,Jingting Zhang,Jiusheng Xu,Wenbo Shi. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2017(07)
[8]硼酸锌对氮磷协效阻燃玻纤增强尼龙66性能的影响[J]. 陈文华,闵力珍,华正坤,刘渊,白时兵. 工程塑料应用. 2017(05)
[9]聚酰胺46合成工艺研究[J]. 窦晓勇,李吉芳,牛乐朋. 现代化工. 2016(08)
[10]Isothermal and nonisothermal crystallization kinetics of bio-sourced nylon 69[J]. Zhijuan Sun,Xiao Wang,Fei Guo,Chunyue Jiang,Qinmin Pan. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(05)
硕士论文
[1]生物基长碳链半芳香族共聚酰胺10T/10I的合成与性能研究[D]. 肖伟.中北大学 2019
[2]高分子量聚己二酰丁二胺的合成工艺及性能研究[D]. 赵晓.郑州大学 2014
[3]半芳香聚酰胺PA6T/66的合成工艺及性能研究[D]. 王双.郑州大学 2014
[4]HIPS/OMMT复合材料炭化过程与阻燃机理研究[D]. 肖凤艳.青岛科技大学 2010
[5]高分子量PA12T、PA13T的合成与表征[D]. 王文志.郑州大学 2006
本文编号：2906986
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚合物热裂解步骤Figure1-6Polymerthermalcrackingstep
中北大学学位论文13燃剂三源需要匹配恰当才能发挥作用：首先炭源在脱水剂形成之前不能发生分解或挥发，其次熔融体系在气源释放不燃气体后立马需要发生成炭作用，保证多孔泡沫炭层的形成，而气源释放气体的速度，熔体黏度，与炭源、体系组分分配等有关。图1-7多孔炭层形成过程Figure1-7Formationprocessofporouscarbonlayer有机磷系阻燃剂的阻燃效率高，具有低烟、低毒、无卤的特点，是一种非常重要的阻燃剂，主要有磷酸酯、膦酸酯、亚磷酸酯、磷酸盐、磷-氮化合物等。烷基次磷酸盐的具有热分解温度高、耐水解、阻燃效果好的特点，在350°C的高温下仍能保持好的性能，很适用于聚酰胺的改性加工工艺，欧盟颁布RoHS指令，电子电器将向高于温度30°C的无铅焊接系统转变，烷基次磷酸盐由于具有良好的机械电子性能，可以使用在无铅焊接系统的尼龙里，但是这种阻燃剂的合成技术难度大，条件要求高，并且技术被掌握在国外，所以使用的成本高，应用不广泛。无机次磷酸盐也是聚酰胺阻燃常使用的阻燃剂，以次磷酸铝[57]最为典范，且原料来源广泛，应用成本低。1.4.3氮系阻燃剂氮系阻燃剂[58]一般都是带有三嗪结构的一类化合物，该化合物的特点是热分解温度很高，对材料后期改性加工过程中帮助很大；毒性和腐蚀性低，燃烧过程中放出的气体对材料的腐蚀性很低，一定程度上减少了被燃材料对环境造成污染；阻燃效率高，也不影响材料中添加的光稳定剂。发生燃烧时，氮系阻燃剂达到分解温度会产生一些不燃性气体，如水蒸气、氨气、氮气等，并且吸收大量热量，大幅度降低燃烧环境温度，不燃性气体能够稀释空气中氧和可燃性气体的浓度，阻止聚合物进一步燃烧。常使用的氮系阻燃剂主要有三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐和三聚氰胺的磷酸盐等。
中北大学学位论文2138MPa，下降了8%，断裂伸长率由2.4%下降到1.9%，添加60%时，拉伸强度下降到36MPa，下降了12.8%，断裂伸长率下降到1.5%。这说明氢氧化镁的添加使复合材料脆性增加，塑性下降。图2-1氢氧化镁含量对PA10T/66的拉伸强度和断裂伸长率的影响Figure2-1EffectofmagnesiumhydroxidecontentonthetensilestrengthandelongationatbreakofPA10T/66图2-2是不同氢氧化镁含量下PA10T/66的弯曲强度和弯曲模量，从图中可以看出，随着氢氧化镁含量的增多，PA10T/66的弯曲强度呈下降的趋势，而弯曲模量却逐渐增大，这是因为氢氧化镁作为一种刚性粒子，在聚合物受到外力作用时无法发生变形，也不能通过产生银纹来吸收能量，从而导致材料脆性增大，所以弯曲强度下降；氢氧化镁呈片状结构，粒子的纵横尺寸比例大，对PA10T/66的弯曲模量增加效果显著。图2-2氢氧化镁含量对PA10T/66的弯曲强度和弯曲模量的影响Figure2-2EffectofMagnesiumHydroxideContentonFlexuralStrengthandFlexuralModulusofPA10T/66
【参考文献】：
期刊论文
[1]PA6T共聚物的研究进展[J]. 李远远,胡国胜,张静婷,刘冰肖,张静雅. 化工新型材料. 2019(04)
[2]耐高温PA10T/66及PA10T/66/GF非等温结晶动力学研究[J]. 刘冰肖,胡国胜,张静婷,闫文. 工程塑料应用. 2019(03)
[3]氢氧化镁表面改性对阻燃PA6复合材料性能的影响[J]. 唐小强,任斌,李博,岳金如,王俊龙,陈同,谢杰,应宗荣. 工程塑料应用. 2018(12)
[4]阻燃尼龙的制备与性能分析研究进展[J]. 许光晟,胡宏军. 工程塑料应用. 2018(10)
[5]阻燃剂的现状及发展趋势[J]. 滕广远,陈俊宏. 化工时刊. 2018(04)
[6]阻燃聚酰胺的研究进展和发展趋势[J]. 张旭,李洁. 精细与专用化学品. 2017(11)
[7]Non-isothermal crystallization kinetics of Nylon 10T and Nylon 10T/1010 copolymers: Effect of sebacic acid as a third comonomer[J]. Zhongqiang Wang,Guosheng Hu,Jingting Zhang,Jiusheng Xu,Wenbo Shi. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2017(07)
[8]硼酸锌对氮磷协效阻燃玻纤增强尼龙66性能的影响[J]. 陈文华,闵力珍,华正坤,刘渊,白时兵. 工程塑料应用. 2017(05)
[9]聚酰胺46合成工艺研究[J]. 窦晓勇,李吉芳,牛乐朋. 现代化工. 2016(08)
[10]Isothermal and nonisothermal crystallization kinetics of bio-sourced nylon 69[J]. Zhijuan Sun,Xiao Wang,Fei Guo,Chunyue Jiang,Qinmin Pan. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(05)
硕士论文
[1]生物基长碳链半芳香族共聚酰胺10T/10I的合成与性能研究[D]. 肖伟.中北大学 2019
[2]高分子量聚己二酰丁二胺的合成工艺及性能研究[D]. 赵晓.郑州大学 2014
[3]半芳香聚酰胺PA6T/66的合成工艺及性能研究[D]. 王双.郑州大学 2014
[4]HIPS/OMMT复合材料炭化过程与阻燃机理研究[D]. 肖凤艳.青岛科技大学 2010
[5]高分子量PA12T、PA13T的合成与表征[D]. 王文志.郑州大学 2006
本文编号：2906986
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