微胶囊化次磷酸铝阻燃玻璃纤维增强PA 6.pdf

研究与开发
合成树脂及塑料,2014,31(3):2
CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS
微胶囊化次磷酸铝阻燃玻璃纤维増强PA6
谭逸伦,赵海珠,吴雨凡,袁野,彭治汉
(东华大学材料科学与工程学院,上海市201620)
摘要:采用X射线光电子能谱仪及透射电子显微镜表征了自制微胶囊化次磷酸铝(T-AlHP)的包覆状况
并将其与三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)复配阻燃玻璃纤维增强聚酰胺6(CFPA6)。结果表明:T-AIHP表面包覆了一层
囊壁材料;w(T-AIHP)为20%时,阻燃GFPA6复合材料的阻燃性能达到UI.94V-0级,与纯GFPA6相比,复合材料I
最大质量损失速率下降6.64%/min;w(MC.A)和w(T-AIHP)均为10%时,复合材料的拉伸强度、断裂拉伸应变及悬
臂梁缺口冲击强度分别为126.35MPa,3.95%,8.82kJ/m2。
关键词:聚酰胺6玻璃纤维增强微胶囊化阻燃剂次僯酸铝
中图分类号:TQ323.6文献标识码:B文章编号:1002-1396(2014)03-0021-04
聚酰胺(PA)6具有韧性好、耐热性好、耐磨、三胺(DETA),化学纯,上海凌峰化学试剂有限公
抗震吸音、化学稳定性好、易加工成型等性能
司生产;无碱GF,巨石集团有限公司生产。
是一种重要的工程塑料。但PA6吸水性强,其1.2T-AIHP的制备
制品强度差,尺寸稳定性较差,干态和低温冲击
以乙醇为溶剂,AIHP为囊芯材料,TC1C和
强度低,因而常加入玻璃纤维(GF)对其增强改DETA在AIHP表面通过原位聚合形成囊壁材料,
性。但由于“烛芯效应”,CF增强PA6(CFPA6)从而得到T-AIHP。
比PA6更易燃,限制了其在电子电气、交通运输、1.3阻燃GPA6的制备
办公自动化等要求阻燃产品领域的应用2。因
将T-AIHP与PA6泥合均匀后加人南京凯友
此,GFPA6的阻燃改性成为研究热点。有机次橡塑机械有限公司生产的30型双螺杄挤出机主
膦酸盐是一种无卤、高效的GFPA6阻燃剂
喂料口,GF从側向喂料口加入,切粒后经佛山震
由于合成路线复杂,导致其成本较高。次磷酸铝德塑料机械有限公司生产的80F型注塑机注塑成
(AHP)与有机次膦酸盐结构相近,成本较低,标准测试样条。其中,双螺杄挤出机各区温度分
但其阻燃GFPA6的效果不理想,与PA6的相容别为205,215,230,235,235,230,230,230,235
性也较差,且加工稳定性不好。采用微胶囊化技235℃,螺杆转速为150r/min;注塑机注塑温度为
术改性AlHP,可以提高其阻燃效率、热稳定性及230~240℃。
与PA6的相容性。本工作考察了微胶囊化AIHP1.4性能测试与结构表征
(T-AIHP)及其复配体系对CFPA6的阻燃性能、
透射电子显微镜(TEM)照片采用日本Jeol公
力学性能以及热性能的影响。
同生产的JEM2100F型场发射透射电子显微镜得
到。将试样超声分散在乙醇中后,沉积到超薄铜
实验部分
1,1主要原料
收稿日期:2013-11-28
阻燃剂T-AIHP,自制;PA6,广东新会美达锦
修回日期:2014-02-27
纶股份有限公司生产;硅烷偶联剂KH-560,南京
作者简介:谭逸伦,1988年生,在读硕
辰工有机硅材料有限公司生产; AHIP、三聚氰胺
士研究生,现在士要从事阻燃高分子」“
氰尿酸盐(MCA),均为上海美菜珀化工材料科技
材料的研究。联系电话:15921587512
有限公司生产;三环氧丙基异氯尿酸酯(TGIC),
E-mail:460233792tan@sina.com.
*通讯联系人。E- mail: pengzhihant163
工业级,上海方锐达化学品有限公司生产;二乙烯
合成树脂及塑料
2014年第31卷
网上。
特征峰在131.9eV处的P2p峰以及189.7eV处的P
X射线光电子能谱(XPS)用日本岛津 kratos/公2s峰比微胶囊化前明显减弱,AI的特征峰在73.7
司生产的 AXIS UI"型X射线光电子能谱仪采集,eV处的Al2p峰以及18.7eV处的Al2峰基本消
单色Al-K激发源,入射光子能量为14866eV。
失。由于XPS的探测深度小于10mm,说明T-AIHP
垂直燃烧实验用承徳市考思科学检测有限公的表面包覆了一层囊壁材料。同时,3999eV处
司生产的CZF-3型水平垂直燃烧测定仪,按UL.94的峰是由囊壁材料TGIC和DETA引起的N的特征
测试。试样尺寸分别为127.0mmx12.7mmx3.2峰N1s峰。
mm和127.0mmx12.7mmx1.6mm。
拉伸强度和断裂拉伸应变采用长春科新仪器
I-AIHL
有限公司生产的WDW3020型微控电子万能试验
机,按CB/T1040.3-2006测定。
悬臂梁缺口冲击强度用承德考思科学检测有
限公司生产的XJUD-50Q型摆锤冲击仪,按GB/T
1843-2008测试。
2004006008001000
热重(TG)和微分失重(DTG)分析采用德国
结合能eV
Netzsch公司生产的TG209F1型热重分析仪,氮气
图1AIHP和T-AIHP的XS谱图
气氛,升温速率10℃min,温度为室温~600℃。
Fig. I XPS spectra of the AIHP and T-AIHP
从图2可以看出:微胶囊化前的AIHP呈片状
2结果与讨论
结构,且边界明显;微胶囊化后的T-AIHP结构不
2.1阻燃剂表征
规则,且边界模糊,说明AIHP表面形成了囊壁,但
从图1可以看出:微胶囊化后,T-AIHP中P的是并不均匀。
AHP
b T-ALHP
图2AIHP和T-AIHP的TEM照片
Pig. 2 TEM photos of the AIHP and T-ALHP
2.2阻燃GFPA6复合材料的性能
应变有所降低,但其悬臂梁缺口冲击强度下降最
为了得到综合性能优异的阻燃材料,控制阻少。因此,试样4的综合性能最佳.其拉伸强度、断
燃剂的总质量分数为20%,从表1可以看出:不加裂拉伸应变及悬臂梁缺口冲击强度分别为126.35
阻燃剂的GFPA6的燃烧等级为UL94F级,阻燃性MPa,3.95%,8.82km
能较差。当w(T-AIHP)为20%,w(KH-560)为1%
从图3可以看出:相对纯GFPA6,试样2的
时,阻燃GFPA6的阻燃等级可达UL94V-0级(1.6分解温度提前了57.7℃,残余质量增加25.11%,
mm),而w(AIHP)为25%才能达到同样的阻燃效且最大质量损失速率下降6.64%/min。这是因为
果“,可知T-AIHP比AIHP对GFPA6的阻燃效果更T-AIHP先于基体分解,促进基体脱水炭化形成炭
优异。且随配方中协效阻燃剂MCA含量的增加,层从而有效阻止内部材料的进一步分解。而随着
试样余焰时间增加、阻燃 GFPA6复合材料的阻燃MCA用量的增加,阻燃 GFPA6的分解温度提前,
性能下降,因此,复配阻燃剂的协效阻燃作用并残余质量下降,说明MCA先于T-AIHP分解,从而
不明显。从表1还可看出:试样2和试