阻燃型鳞片石墨/尼龙6导热复合材料
发布时间：2021-06-25 00:44
为了使树脂基导热复合材料兼具优异导热性能和阻燃性能,分别选用RPM/Mg（OH）2、BPS/Sb2O3、HS-PNPAZ/Mg（OH）2作为阻燃剂,鳞片状石墨作为导热填料,PA6作为基体树脂,采用双螺杆挤出机制备了阻燃型鳞片状石墨/PA6导热复合材料。对比了不同阻燃剂体系对复合材料导热和阻燃性能的影响。结果表明,不同阻燃剂对复合材料导热系数的影响较小,复合材料的导热系数主要受鳞片状石墨的影响。当鳞片状石墨含量为40份时,复合材料的导热系数均大于2. 0 W/（m·K）。BPS/Sb2O3和HS-PNP-AZ/Mg（OH）2在鳞片状石墨/PA6复合材料中无阻燃效果,不适合用于鳞片状石墨/PA6复合材料体系的阻燃。RPM/Mg（OH）2在鳞片状石墨/PA6导热复合材料中具有优异的阻燃效果,可使复合材料的阻燃性能达到UL 94～1. 6 mm V-0级别。
【文章来源】：塑料. 2020,49(02)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
添加不同阻燃剂的鳞片状石墨/PA6导热复合材料的导热性能
从图2b中可以看出，添加BPS/Sb2O3的导热复合材料样条燃烧后膨胀变形，从图3b中可以看出，燃烧后的表面出现较多的孔洞和裂纹，表面有部分致密碳层。这是由于，BPS阻燃剂的阻燃机理主要是自由基捕获和气相稀释[17]。BPS燃烧分解生成的大量难燃气体使样条膨胀，当BPS与Sb2O3复配使用时，还会通过脱水反应促进成碳[18]，从阻燃测试结果中也可以看出BPS/Sb2O3具有一定的阻燃效果。从图2c中可以看出，添加HS-PNP-AZ/Mg(OH)2阻燃剂的导热复合材料样条燃烧后样条膨胀变宽，从图3c也可以看出，添加HS-PNP-AZ/Mg(OH)2阻燃剂的导热复合材料燃烧后的表面没有致密的包覆层，出现大量孔洞。这是由于，HS-PNP-AZ/Mg(OH)2阻燃体系的阻燃机理为阻燃剂在分解过程中产生水、氨气等不燃气体，对可燃气体起到稀释作用，或者覆盖于材料表面起到隔绝作用。但是，HS-PNP-AZ/Mg(OH)2阻燃剂用于鳞片状石墨/PA6导热复合材料时无阻燃效果。在燃烧测试时，复合材料中的阻燃剂及树脂基体大量分解燃烧，导致样条膨胀缩短，体积变小，表面出现大量孔洞。因此，RPM/Mg(OH)2阻燃剂可以使鳞片状石墨/PA6导热复合材料具有优异的阻燃性能。
添加不同阻燃剂的鳞片状石墨/PA6导热复合材料的TG和DTG曲线，分别如图4a、4b所示。从图4a中可以看出，添加HS-PNP-AZ/Mg(OH)2阻燃剂的导热复合材料有两个失重阶段，DTG曲线(图4b)上也有2个热分解峰，失重区域主要集中在300～380℃和380～500℃2个温度区域内。在300～380℃失重温度范围内，Mg(OH)2首先分解释放水，在380～500℃温度范围内，氮磷系阻燃剂HS-PNP-AZ分解产生NH3、NO、NO2等不燃气体[19-20]。添加BPS/Sb2O3和RPM/Mg(OH)2的导热复合材料均只有一个失重阶段，相应的DTG曲线上均只出现一个热分解峰。添加BPS/Sb2O3的导热复合材料失重区域集中在345～470℃，在失重温度范围内，BPS分解产生自由基终止剂HBr，捕获或消除活性游离基，减缓或终止燃烧中的链式反应。此外，Sb2O3可与BPS分解产生的Br反应生成三溴化锑，覆盖于材料表面，起到一定的阻隔作用[21]。添加RPM/Mg(OH)2的导热复合材料失重区域集中在350～490℃。从图4b中可以看出，3种阻燃型导热复合材料在其主要的热分解区域内，添加RPM/Mg(OH)2的导热复合材料热分解速率最小。因此，RPM/Mg(OH)2可以有效的提高导热复合材料的热稳定性。图4 添加不同阻燃剂的鳞片状石墨/PA6导热复合材料的TG和DTG曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]溴化聚苯乙烯阻燃长玻璃纤维/PA6复合材料性能的研究[J]. 何颖,左晓玲,郭建兵,吴斌,张道海,邵会菊. 塑料工业. 2013(07)
[2]填充型尼龙6导热绝缘复合材料的性能及制备[J]. 李明辉,高智芳,罗红林,万怡灶. 塑料. 2013(01)
[3]天然鳞片石墨/环氧树脂复合材料的制备及导热性能研究[J]. 孙小生,陈惠,刘洪波,何月德,杨丽,夏笑红. 炭素技术. 2012(04)
[4]溴化聚苯乙烯协同三氧化二锑阻燃PA6的性能[J]. 徐晓楠. 塑料. 2009(06)
[5]Mg（OH）2与包覆红磷协效阻燃PP/PA6复合材料的研究[J]. 伍玉娇,肖贤彬,骆丁胜,丁兴艳,王珏. 塑料. 2009(01)
[6]石墨和炭纤维分别改性热塑性聚酰亚胺复合材料的导热行为[J]. 费海燕,朱鹏,宋艳江,谷和平,王晓东,黄培. 复合材料学报. 2007(05)
[7]Mg（OH）2及其与红磷复配阻燃聚丙烯复合材料的性能研究[J]. 齐兴国,黄兆阁,姚伟,丁乃秀,李荣勋,刘光烨. 塑料. 2006(05)
[8]氮磷无卤阻燃剂阻燃玻纤增强尼龙6的研究[J]. 李明猛,陈英红,王琪. 高分子材料科学与工程. 2006(01)
[9]新一代阻燃剂次膦酸盐阻燃的玻纤增强尼龙66[J]. 许冬梅,欧育湘. 塑料. 2005(02)
[10]热传导高分子复合材料的导热机理、类型及应用[J]. 叶昌明,陈永林. 中国塑料. 2002(12)
本文编号：3248147
【文章来源】：塑料. 2020,49(02)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
添加不同阻燃剂的鳞片状石墨/PA6导热复合材料的导热性能
从图2b中可以看出，添加BPS/Sb2O3的导热复合材料样条燃烧后膨胀变形，从图3b中可以看出，燃烧后的表面出现较多的孔洞和裂纹，表面有部分致密碳层。这是由于，BPS阻燃剂的阻燃机理主要是自由基捕获和气相稀释[17]。BPS燃烧分解生成的大量难燃气体使样条膨胀，当BPS与Sb2O3复配使用时，还会通过脱水反应促进成碳[18]，从阻燃测试结果中也可以看出BPS/Sb2O3具有一定的阻燃效果。从图2c中可以看出，添加HS-PNP-AZ/Mg(OH)2阻燃剂的导热复合材料样条燃烧后样条膨胀变宽，从图3c也可以看出，添加HS-PNP-AZ/Mg(OH)2阻燃剂的导热复合材料燃烧后的表面没有致密的包覆层，出现大量孔洞。这是由于，HS-PNP-AZ/Mg(OH)2阻燃体系的阻燃机理为阻燃剂在分解过程中产生水、氨气等不燃气体，对可燃气体起到稀释作用，或者覆盖于材料表面起到隔绝作用。但是，HS-PNP-AZ/Mg(OH)2阻燃剂用于鳞片状石墨/PA6导热复合材料时无阻燃效果。在燃烧测试时，复合材料中的阻燃剂及树脂基体大量分解燃烧，导致样条膨胀缩短，体积变小，表面出现大量孔洞。因此，RPM/Mg(OH)2阻燃剂可以使鳞片状石墨/PA6导热复合材料具有优异的阻燃性能。
添加不同阻燃剂的鳞片状石墨/PA6导热复合材料的TG和DTG曲线，分别如图4a、4b所示。从图4a中可以看出，添加HS-PNP-AZ/Mg(OH)2阻燃剂的导热复合材料有两个失重阶段，DTG曲线(图4b)上也有2个热分解峰，失重区域主要集中在300～380℃和380～500℃2个温度区域内。在300～380℃失重温度范围内，Mg(OH)2首先分解释放水，在380～500℃温度范围内，氮磷系阻燃剂HS-PNP-AZ分解产生NH3、NO、NO2等不燃气体[19-20]。添加BPS/Sb2O3和RPM/Mg(OH)2的导热复合材料均只有一个失重阶段，相应的DTG曲线上均只出现一个热分解峰。添加BPS/Sb2O3的导热复合材料失重区域集中在345～470℃，在失重温度范围内，BPS分解产生自由基终止剂HBr，捕获或消除活性游离基，减缓或终止燃烧中的链式反应。此外，Sb2O3可与BPS分解产生的Br反应生成三溴化锑，覆盖于材料表面，起到一定的阻隔作用[21]。添加RPM/Mg(OH)2的导热复合材料失重区域集中在350～490℃。从图4b中可以看出，3种阻燃型导热复合材料在其主要的热分解区域内，添加RPM/Mg(OH)2的导热复合材料热分解速率最小。因此，RPM/Mg(OH)2可以有效的提高导热复合材料的热稳定性。图4 添加不同阻燃剂的鳞片状石墨/PA6导热复合材料的TG和DTG曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]溴化聚苯乙烯阻燃长玻璃纤维/PA6复合材料性能的研究[J]. 何颖,左晓玲,郭建兵,吴斌,张道海,邵会菊. 塑料工业. 2013(07)
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[4]溴化聚苯乙烯协同三氧化二锑阻燃PA6的性能[J]. 徐晓楠. 塑料. 2009(06)
[5]Mg（OH）2与包覆红磷协效阻燃PP/PA6复合材料的研究[J]. 伍玉娇,肖贤彬,骆丁胜,丁兴艳,王珏. 塑料. 2009(01)
[6]石墨和炭纤维分别改性热塑性聚酰亚胺复合材料的导热行为[J]. 费海燕,朱鹏,宋艳江,谷和平,王晓东,黄培. 复合材料学报. 2007(05)
[7]Mg（OH）2及其与红磷复配阻燃聚丙烯复合材料的性能研究[J]. 齐兴国,黄兆阁,姚伟,丁乃秀,李荣勋,刘光烨. 塑料. 2006(05)
[8]氮磷无卤阻燃剂阻燃玻纤增强尼龙6的研究[J]. 李明猛,陈英红,王琪. 高分子材料科学与工程. 2006(01)
[9]新一代阻燃剂次膦酸盐阻燃的玻纤增强尼龙66[J]. 许冬梅,欧育湘. 塑料. 2005(02)
[10]热传导高分子复合材料的导热机理、类型及应用[J]. 叶昌明,陈永林. 中国塑料. 2002(12)
本文编号：3248147
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