聚酰胺(PA) 是一种综合性能优良的工程塑料,具有高强度、易加工、耐溶剂、耐热性好等特点,广泛用于汽车、家电、电动工具等领域,是应用较广泛的工程塑料之一。
虽然PA66已具备较好的力学、加工及耐热等性能,但在实际使用中常需根据下游客户具体使用需求进行增强、增韧、阻燃以及耐老化等进一步的优化改性。
有机次磷酸盐阻燃剂(FR–1):Exolit OP1230,瑞士科莱恩化工有限公司;聚磷酸三聚氰胺阻燃剂 (FR–2):Melapur 200,巴斯夫(中国)有限公司;
耐紫外老化助剂:双(2,2,6,6–四甲基–4–哌啶基)Kaiyun官网登录癸二酸酯(UV–1)、三嗪–亚氨基类高聚物(UV–2)、高分子量三嗪–哌啶缩合物(UV–3),市售。
将PA66、阻燃剂、增韧剂、抗氧剂以及耐紫外老化助剂按相应配方称量,在高速混合机中混合5~6min,出料,将混合物料在260℃下经双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒。在120℃烘料1h,然后于270℃注塑成相应的标准试样。
不同无卤阻燃剂含量的增强PA66配方见表1,无卤阻燃增强PA66的力学性能及阻燃性能测试数据见表2。
从表2可以看出,随着无卤阻燃剂FR–1含量的增加,无卤阻燃增强PA66的拉伸强度和简支梁缺口冲击强度降低,弯曲强度增大。这主要是因为添加的无卤阻燃剂并不是完全密实无缺陷的,随着无卤阻燃剂添加量的增加,无卤阻燃增强PA66基体内部会产生局部缺陷,从而导致拉伸强度及简支梁缺口冲击强度降低。
随着无卤阻燃剂FR–1含量的增加,增强PA66的阻燃等级越高,当添加17份无卤阻燃剂FR–1时,增强PA66的阻燃等级达到UL 94 V–0级。这是因为无卤阻燃剂FR–1为有机次磷酸盐,随着FR–1含量的增加,无卤阻燃增强PA66中的磷元素含量增大,在高温下能够分解更多的磷酸,并形成磷酸的非燃性粘稠液态膜,覆盖于燃烧体表面,隔绝空气;在气相中,二乙基次磷酸盐抑制自由基连锁反应,控制热分解。同时,磷酸脱水生成的水蒸气既可以降低凝聚相的温度,又能够稀释气相中可燃物的浓度,从而起到阻燃作用。
不同增韧剂含量的无卤阻燃增强PA66配方见表3,无卤阻燃增强增韧PA66的力学性能及阻燃性能测试数据见表4。
从表4可以看出,随着增韧剂含量的增加,无卤阻燃增强增韧PA66的简支梁缺口冲击强度增大,当POE含量为9份时,无卤阻燃增强增韧PA66的简支梁缺口冲击强度与未添加时相比提高了33.3%。增韧剂的加入使其作为应力集中点,将受到的冲击力分散在基体之中,通过基体内部的形变及应力传递吸收,使共混体系能够较好地吸收冲击能而具有优良的韧性。
从表4还可看出,随着增韧剂的增加,无卤阻燃增强增韧PA66的阻燃性能变差,添加12份POE时材料阻燃等级降为UL 94 V–1级。这是因为所用增韧剂为烯烃聚合物,在燃烧时易释放出较多热量,燃烧火焰在短时间无法熄灭,这与阻燃剂的作用相反,添加量增大导致材料燃烧时间变长。
添加不同耐紫外老化助剂的无卤阻燃增强增韧PA66配方见表5,由于耐紫外老化助剂的添加量很少,其对无卤阻燃增强增韧PA66的力学性能Kaiyun官网登录以及阻燃性能影响较小,耐紫外无卤阻燃增强增韧PA66老化前后的ΔE见表6。
从表6可以看出,耐紫外无卤阻燃增强增韧PA66老化后的ΔE变化较大,未添加耐紫外老化助剂的UR–1的ΔE为11.0,添加耐紫外老化助剂的UR–2,UR–3, UR–4的ΔE相对较小,分别为8.3,7.5,8.0,其中UR–3样品的降幅最小,下降幅度为31.8%。
进一步通过FTIR分析发现,老化后,耐紫外无卤阻燃增强增韧PA66的羰基在1 730 cm-1处随着ΔE的增加面积不断增大。TG分析显示,老化后耐紫外无卤阻燃增强增韧PA66的起始分解温度降低,说明在紫外老化作用下生成的基团诱导材料提前分解。
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