阻燃玻纤增强尼龙66的研制及其应用

随着社会的发展,人们对塑料材料的要求越来越高。在家电行业,由于环保意识的增强,不仅要求材料具有良好的阻燃性能,同时要求材料对环境的污染和人类的危害要轻。玻纤增强尼龙66(PA66)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0效应更易燃烧,不能达到阻燃的要求。

目前工业上使用的阻燃玻纤增强PA66主要是添加十溴联苯醚、溴代环氧树脂等卤系阻燃剂。由于卤系阻燃剂阻燃的材料在燃烧时会产生大量有毒、有腐蚀性的烟雾,对环境、模具有污染、腐蚀作用。因此,开发无卤阻燃技术是目前阻燃PA66改性领域的一个新热点。

以红磷阻燃母粒为主阻燃剂,研制了一种综合性能优异的阻燃玻纤增强PA66,应用于空调继电器外壳和底板,获得了较好的使用效果。其中溴系阻燃体系为十溴联苯醚和三氧化二锑复合体系。

溴系阻燃体系在热裂解及燃烧时会生成大量的烟尘、腐蚀性气体及有毒致癌物质,而红磷阻燃母粒在燃烧时产生的烟雾和熔滴物比溴系阻燃体系大为减少。由此可见,红磷阻燃母粒用于玻纤增强PA66是一种效率较高、无毒、低烟的阻燃体系。故选用红磷阻燃母粒作为阻燃剂。

红磷阻燃母粒用量对玻纤增强PA66阻燃性能的影响。可以看出,在一定范围内,随着红磷阻燃母粒用量的增加,玻纤增强PA66的阻燃性能逐渐变好。当红磷阻燃母粒的用量为14份时,材料的氧指数达到29%,这时的垂直燃烧实验表明,其阻燃等级已达到FV-0级;当红磷阻燃母粒的用量达到21份时,材料的氧指数达到最大值。若红磷阻燃母粒的用量过多(超过21份)则会降低其阻燃性能。

这是因为红磷阻燃母粒本身是易燃品,其用量过大,红磷的氧化反应放出的热量过多,会使材料的燃烧变得容易。在一定范围内玻纤增强PA66的冲击强度随着增容剂用量的增加而提高,当增容剂用量达到9份时,玻纤增强PA66的冲击强度达到最大值。再增加增容剂用量时,材料的冲击强度不再增加,甚至有所降低。这是因为增容剂本身是一种接枝物,其分子的一端与PA66具有较好的相容性,另一端与红磷阻燃母粒具有较好的相容性,从而改善了PA66与红磷阻燃母粒的相容性。但是,当增容剂用量过大时,其分子链易在界面处相互缠结,有自成一相的趋势。

由于增容剂本身的接枝率并不很高,其热、力学性能低于玻纤增强PA66的性能,过多的增容剂影响了材料的结构,从而导致玻纤增强PA66的冲击强度降低,因此,增容剂的用量要适当,采用9份为宜。

氢氧化镁、氢氧化铝单独使用时,如果用量少其阻燃效果并不理想,当与红磷阻燃母粒并用时,具有阻燃增效作用,并且能减少红磷阻燃玻纤增强PA66燃烧时的熔滴现象,避免熔滴物引起的继续燃烧。

在增容剂存在下,红磷阻燃母粒与玻纤增强PA66具有较好的相容性,制成的玻纤增强PA66具有较好的力学性能和阻燃性能。

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