次膦酸盐阻燃剂改性聚酰胺的研究

发布时间：2017-11-08 00:05

  本文关键词：次膦酸盐阻燃剂改性聚酰胺的研究

  更多相关文章： 聚酰胺6 次膦酸盐 阻燃 热分解动力学 结晶性能 力学性能

【摘要】：聚酰胺6(PA6)因其优异的力学性能、耐摩擦性、耐热性、电绝缘性和耐候性被广泛应用于国民经济的各行各业,但PA6属易燃材料,燃烧速度快,燃烧时伴随着高温熔滴生成,使火焰迅速传播,成为使用中极大的安全隐患,因此开发综合性能优良的阻燃PA6有着重要的意义。次膦酸盐阻燃剂具有阻燃效率高、无卤、无毒、不迁移等优点,近年来正被广泛应用于高分子材料的阻燃。本课题以2-羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)为原料,合成了2-羧乙基苯基次膦酸铝盐(CEPPAA1)和2-羧乙基苯基次膦酸三聚氰胺盐(CEPPAME)两种阻燃剂。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)、X射线衍射(XRD)、核磁共振氢谱(1H-NMR)等方法对产物进行了表征。用热重分析(TG)研究了两种阻燃剂的热稳定性,结果表明CEPPAA1热稳定性良好,起始分解温度为281.8℃,高于PA6的加工温度,700℃的残炭为27.5%。CEPPAME的分解温度为233.2℃,可用于ABS树脂等材料的阻燃。将CEPPAA1作为阻燃剂用于PA6,随着CEPPAA1用量的增加,共混物的阻燃性能提高,当加入量为15wt%时,共混物的极限氧指数达到27.5%,锥形量热仪测试表明CEPPAA1降低了PA6的释热速率和释热总量,表明其对PA6有良好的阻燃性。CEPPAA1与有机蒙脱土(OMMT)复配用于PA6表现出良好的阻燃协同效应,添加13wt%的CEPPAA1与2wt%的OMMT可以使共混物的LOI到达29.5%,燃烧后炭层结构更加连续致密,相比PA6/CEPPAA115体系,PA6/CEPPAA13/OMMT2体系燃烧的热释放速率峰值有所下降。通过热分解动力学的研究探讨了PA6和PA6/CEPPAA115共混体系的热分解过程及其机理,PA6的热分解活化能为187.13 kJ/mol, PA6/CEPPAA115第一阶段的热分解活化能为116.43 kJ/mol,第二阶段的热分解活化能为125.97 kJ/mol,其热分解机理函数分别为g(α)’=[-1n(1-α)]2/3和g(α)”=[1-(1-a)1/3]2这与PA6热分解机理函数g(α)=-ln(1-α)不同,这说明CEPPAA1的加入改变了PA6的降解方式。对PA6/CEPPAA1共混物的非等温结晶动力学研究表明,CEPPAA1提高了PA6的结晶速率和结晶度。力学性能研究表明,加入CEPPAA1能够保持PA6良好的力学性能。用毛细管流变仪研究了CEPPAA1对PA6流变性能的影响,结果表明共混物为假塑性流体,与PA6相比,非牛顿指数变大,表观黏度减小,流动性增强。对阻燃复配体系PA6/CEPPAA113/OMMT2的研究发现,加入OMMT可提高共混物的力学性能,表明蒙脱土起到了增强的作用；OMMT在共混物降温过程中具有异相成核的作用,加快了结晶过程,XRD结果显示OMMT的加入促使了γ晶型的生成。但OMMT的加入使共混物加工性能有一定的下降。
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ323.6

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本文编号：1154688