阻燃长玻纤增强尼龙-6的研究进展

综述了阻燃长玻纤增强尼龙-6材料燃烧过程中的"烛芯效应"以及燃烧特性,重点总结了适用于该种材料的各种阻燃体系,包括阻燃剂类型、改性研究成果。根据近年来国内外阻燃长玻纤增强尼龙-6的现状,介绍了综合发展趋势。

热氧老化对阻燃型长玻纤增强尼龙6静动态力学及降解动力学的影响

研究了160℃不同热氧老化时间对阻燃型长玻纤增强尼龙6(FR/PA6/LGF)复合材料的静、动态力学性能及降解行为的影响。热与氧对FR/PA6/LGF复合材料的影响通过差示量热分析、动态力学性能分析、扫描电镜及力学性能表征。结果表明,虽然由动态力学性能分析可知热氧老化使得树脂基体分子链的刚性增加,但最终基体分子链断裂、降解导致老化试样表面出现的凹坑、微裂纹和脱粘在老化进程中占据了主导地位。利用Ozawa法求出了不同老化时间处理后FR/PA6/LGF热氧降解反应的活化能,结果表明热氧老化降低了阻燃材料的热稳定性,影响了其在不同燃烧区的阻燃效率。

阻燃长玻纤增强尼龙6/MMT的热稳定性和阻燃性能研究

用蒙脱土(MMT)/无卤二乙基次膦酸铝改善长玻纤增强尼龙6(LGFPA6)复合材料的阻燃性能。分别采用热重分析法、极限氧指数法和垂直燃烧法分析了阻燃LGFPA6复合材料的热稳定性能和阻燃性能,并通过扫描电镜(SEM)表征了阻燃LGFPA6燃烧后的残炭形貌。结果表明:MMT可催化阻燃LGFPA6复合材料降解和促进成炭,燃烧后于尼龙6表面形成致密平滑的硅酸盐阻隔层,这阻隔层抑制无卤二乙基次膦酸铝的气相阻燃作用。当MMT质量分数为1%时,MMT与无卤二乙基次膦酸铝之间具有协同阻燃作用,可使极限氧指数提高到34.4%。

注塑成型长玻纤/尼龙复合材料车轮纤维分布规律研究

以50wt%的长玻纤增强尼龙66为原料,通过注塑工艺,制备了复合材料平板和复合材料车轮。测试分析了平板和车轮的玻纤含量、玻纤长度、玻纤取向及其分布,比较了两者纤维分布规律的差异,为复合材料车轮开发提供数据参考。通过车轮径向疲劳试验,研究了复合材料车轮的耐疲劳性能,发现车轮中玻纤长度增加,则车轮的径向疲劳性能得到明显提升,显示了控制纤维长度对于保证长纤维复合材料车轮性能的重要性。

阻燃型LGF/PA6复合材料的制备及阻燃机理研究

利用溴化环氧树脂(BER)协同三氧化二锑(Sb2O3)制备新型卤素阻燃长玻纤增强尼龙6复合材料(FR/LGF/PA6)。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)、热重分析法(TGA)、锥形量热(cone)、红外光谱分析(FTIR)等方法研究了BER协同Sb2O3对长玻纤增强尼龙6复合材料阻燃性能影响。结果表明:在BER与Sb2O3的协效阻燃体系质量分数为12%时,可使FR/LGF/PA6复合材料的阻燃等级达到FV-0级,LOI为23.9%,且力学性能表现为最佳。锥形量热与热失重分析均表明:BER协同Sb2O3能提高FR/LGF/PA6复合材料的热稳定性,缓解PA6分解速率,从而起到良好的阻燃作用,成功地解决了玻纤增强材料燃烧时的"烛芯效应"问题。红外光谱和锥形量热分析表明:LGF/PA6与FR/LGF/PA6复合材料热处理后的炭层结构不完全相同,说明了BER协同Sb2O3不仅在气相发挥阻燃作用,在固相也同样发挥阻燃作用。

热氧老化对溴化聚苯乙烯阻燃LGF/PA6复合材料表层结构性能的影响

研究了160℃条件下,不同热氧老化时间对溴化聚苯乙烯与三氧化二锑复配阻燃长玻纤增强尼龙6复合材料(FR/LGF/PA6)表面热稳定性、结晶度及表面形貌、结构变化的影响,并采用热重分析、差示扫描量热法分析、傅里叶红外光谱技术和扫描电子显微镜在热与氧共同作用下对FR/LGF/PA6复合材料表层结构与性能的影响进行了表征。结果表明:热氧老化导致的FR/LGF/PA6复合材料表层基体分子链的断裂、降解以及形成的微裂纹、凹坑是导致表层复合材料熔融温度、结晶度、热稳定性降低以及表面结构变化的主因。热氧老化处理50 d后,FR/LGF/PA6复合材料表层结构的结晶度减小25.4%,且易形成生色基团使材料发生黄化。

OMMT对溴-锑阻燃体系成炭性能的影响

利用有机蒙脱土(OMMT)协同溴代环氧树脂(BER)、三氧化二锑(Sb2O3)制备OMMT-溴-锑阻燃长玻纤增强尼龙6复合材料(OMMT/FR/LGF/PA6)与溴-锑阻燃长玻纤增强尼龙6复合材料(FR/LGF/PA6)对比,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)、锥形量热分析(CONE)、红外光谱分析(FTIR)、扫描电镜(SEM)等方法研究了OMMT协同溴-锑对长玻纤增强尼龙6复合材料成炭性能影响。结果表明,在OMMT添加量为3%,BER与Sb2O3的添加量为9%时,可使OMMT/FR/LGF/PA6复合材料的阻燃等级达到FV-0级,LOI为25.8%,与BER与Sb2O3添加量为12%时,FR/LGF/PA6的阻燃等级一致,且LOI仅为23.9%。锥形量热分析表明,OMMT能促进溴-锑阻燃体系燃烧后的成炭率,红外光谱分析表明,该炭层能保留尼龙6与蒙脱土的基本结构,但是OMMT-溴-锑阻燃体系燃烧后生成的炭层质量并不高,并易生成具有絮状结构的蓬松炭层,故LOI增加幅度并不大。

热氧老化时间对PA6/LGF/BEP复合材料性能的影响

探究了160℃温度下不同热氧老化时间对溴化环氧树脂(BEP)阻燃长玻纤增强尼龙6(PA6/LGF/BEP)复合材料性能的影响。通过热重分析(TGA)、氧指数(LOI)及锥形量热仪测试,分析了不同热氧老化时间下PA6/LGF/BEP复合材料的热稳定性、阻燃性能、燃烧性能。结果表明:热氧老化时间的延长对PA6/LGF/BEP复合材料的热稳定性影响不大,但热氧老化时间的延长使复合材料的氧指数由25%降低到23.2%,最大热释放速率由138 kW/m^2增加到316 kW/m^2,火势增长指数由1.31 kW/(m^2·s)增加到3.01 kW/(m^2·s),这表明随着热氧老化时间的延长,该复合材料的阻燃性能下降,火灾安全性逐渐降低。

溴代三嗪阻燃剂对LGF/PA6复合材料阻燃机理及降解行为的影响

利用溴代三嗪(BrN)协同三氧化二锑(Sb2O3)制备N-Br-Sb阻燃长玻纤增强尼龙6复合材料(BrN/LGF/PA6),通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)、热重分析法(TGA)、锥形量热分析(CONE)、红外光谱分析(FTIR)、扫描电镜(SEM)等方法研究了BrN协同Sb2O3对长玻纤增强尼龙6复合材料阻燃性能影响。结果表明,在BrN与Sb2O3的协效阻燃体系添加量为16%时,可使BrN/LGF/PA6复合材料的阻燃等级达到FV-0级,LOI为26.9%。锥形量热与热失重分析均表明,BrN协同Sb2O3能提高BrN/LGF/PA6复合材料的高温下热稳定性,促进PA6分解成炭,从而起到良好的阻燃作用。红外光谱、扫描电镜和锥形量热分析表明,LGF/PA6与BrN/LGF/PA6复合材料热处理后的炭层结构不完全相同,说明了BrN协同Sb2O3不仅在气相发挥阻燃作用,在固相也同样发挥阻燃作用。

新型烷基次膦酸铝对PA6/LGF复合材料性能影响

通过热重分析、极限氧指数及力学性能测试分析不同含量的二异丁基次膦酸铝(APBu)对PA6/LGF复合材料热性能、阻燃性能、力学性能的影响。结果表明,随着二异丁基次膦酸铝含量的增加,PA6/LGF/APBu复合材料的初始分解温度、最大分解温度均较PA6/LGF复合材料逐渐降低,而最大分解速率逐渐降低,复合材料成炭率略有增加。而且,PA6/LGF/APBu复合材料随着二异丁基次膦酸铝含量的增加其阻燃性能逐渐增强,但拉伸强度和弯曲强度呈逐渐降低趋势,而冲击性能保持超韧状态。

有机次膦酸铝复配型阻燃剂/MMT协同阻燃LGFPA6的阻燃性能

以蒙脱土(MMT)协同有机次膦酸铝复配型阻燃剂制备新型无卤阻燃长玻纤增强尼龙6复合材料(FRLGFPA6)。采用氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)和锥形量热仪(Cone Calorimeter)测试研究MMT协同有机次膦酸铝复配型阻燃剂对LGFPA6阻燃性能的影响。结果表明:有机次膦酸铝复配型阻燃剂协同MMT可提高FRLGFPA6体系的阻燃性能,减缓FRLGFPA6的热降解速率,有效抑制烟毒产生以及减缓火灾增长;当MMT质量分数为2%时,体系的氧指数提高到34.2%,说明有机次膦酸铝复配型阻燃剂与MMT具有协同阻燃作用。

OMMT-卤-锑阻燃体系对PA6/LGF复合材料的影响

利用有机蒙脱土(OMMT)协同溴代环氧树脂(BER)、三氧化二锑(Sb2O3)通过熔融插层法制备OMMT-卤-锑阻燃长玻纤增强尼龙6复合材料(OMMT/FR/PA6/LGF),通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥形量热分析(CONE)、热失重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)等方法研究了不同质量比的OMMT-卤-锑阻燃体系对OMMT/FR/PA6/LGF复合材料成炭、阻燃、燃烧、力学性能以及热稳定性的影响。结果表明,当OMMT添加量为2%,BER/Sb2O3添加量为10%时,二者表现出优异的协同阻燃效应,不仅能促使OMMT/FR/PA6/LGF复合材料生成的炭层结构最为致密、均匀、连续,氧指数值最高且能保持FV-0级,还对复合材料的力学性能影响相对最小。

有机次膦酸盐复配型阻燃剂阻燃LGFPA6的制备

采用新型有机次膦酸盐复配型阻燃剂制备无卤阻燃长玻纤增强尼龙6(LGFPA6)复合材料。通过垂直燃烧(UL94)、极限氧指数(LOI)、热重(TG)分析、差示扫描量热(DSC)仪及力学性能测试系统研究了阻燃剂含量对LGFPA6复合材料性能的影响。结果表明,阻燃剂质量分数为15%时,可使阻燃LGFPA6复合材料的阻燃等级达到UL94 V–0级,LOI为28.0%,力学性能最佳。TG分析表明,阻燃剂降低了LGFPA6的热稳定性,促进基体成炭。DSC结果表明,阻燃剂质量分数为15%时,对LGFPA6的结晶性能影响最小。阻燃剂质量分数为15%时,复合材料的综合性能最好。