PA6-OMMT納米復合材料炭化過程及阻燃機理的研究.pdf

1、本研宄以尼龍6(PA6)為基體,采用熔融插層法制備不同填量的有機蒙脫土(OMMT)及鈉基蒙脫土(Na--MMT)的復合材料,并通過X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)觀察了蒙脫土在PA6基體中的分散情況。采用錐形量熱儀評價其復合材料的阻燃性能:采用數(shù)碼相機、掃描電鏡(SEM)、熱失重分析儀(TGA)及XRD對復合材料不同燃燒階段剩余殘余物的表面和斷面結構進行了對比分析研究;通過將炭層結構變化的規(guī)律與對應的燃燒過程中熱釋放速率變化規(guī)律

2、相關聯(lián),對PA6/OMMT納米復合材料的炭渣結構與阻燃性能的關系進行了研宄。
　　XRD及TEM研究結果表明,OMMT片層能均勻的分布在PA6基體中,使復合材料的層間距增大,形成插層復合結構,而MMT不能與聚合物形成插層復合結構:對純PA6及其復合材料的錐形量熱儀實驗研究結果表明,添加少量的OMMT就可以顯著提高復合材料以熱釋放速率和質量損失速率表征的阻燃性能,而PA6/MMT復合材料的燃燒性能提高不明顯:通過對PA6/OMMT納

3、米復合材料燃燒后的炭渣的表面和斷面的研究發(fā)現(xiàn),其炭渣在亞微觀結構上能形成特殊的皮窩結構,其中皮層較密實。但很薄,皮層下面是窩層,質地蓬松,體積較大,是炭層的主體結構。皮-窩結構中,密實的表皮炭層可以保護炭層的內(nèi)部結構,而含有大量孔隙的窩層結構增大了炭層的體積和厚度,提高了阻隔熱傳遞的作用。就炭層固相阻燃作用而言,這樣的結構既最大限度的利用了有限的無機阻燃組分,也最大限度的形成了有效的物理阻隔層形態(tài)。從而最有效的發(fā)揮炭層阻隔作用,降低聚合

4、物基質的燃燒速率。表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性能。
　　本論文還研究了PA6/OMMT納米復合材料在錐形量熱儀燃燒過程中不同燃燒階段的皮窩炭層結構的變化,并結合熱釋放速率的變化,探討了其阻燃機理。炭層結構的變化表明在峰值階段開始出現(xiàn)了這種皮窩結構,隨后熱釋放速率開始明顯的降低,此后皮層增加很少,主要是窩層不斷增加,導致一個相對穩(wěn)定的熱釋放速率區(qū)間,表明這種結構變化與HRR的降低有關系,是阻燃的根本因素。
　　炭層微觀結構的研究表明,炭