無(wú)鹵阻燃GF-PA66的界面相容性與性能研究.pdf

1、玻纖增強(qiáng)尼龍廣泛應(yīng)用于電子、電氣、汽車等領(lǐng)域，因此無(wú)鹵阻燃玻纖增強(qiáng)尼龍新材料的研究和開發(fā)是十分重要的，特別是于2006年7月1日正式實(shí)施歐盟RoHS指令，《關(guān)于在電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令》，對(duì)無(wú)鹵阻燃材料的研究更得到了各國(guó)的高度重視，產(chǎn)品的市場(chǎng)需求也更加迫切。 對(duì)玻纖增強(qiáng)材料，其最終性能不僅取決于增強(qiáng)體和基質(zhì)的性質(zhì)，而且也決定于兩相界面的性質(zhì)。作為基質(zhì)和增強(qiáng)體間的橋梁，界面是復(fù)合材料非常重要的微觀結(jié)構(gòu)，其對(duì)材料的物

2、理、化學(xué)和機(jī)械性能都有著重要的影響，然而纖維和基質(zhì)尼龍間的作用是較弱的，因此改善的界面粘結(jié)程度是非常重要的，也是復(fù)合材料研究的熱點(diǎn)。 為了解決玻纖增強(qiáng)尼龍的界面及阻燃性能，本文采用無(wú)鹵阻燃劑聚磷酸蜜胺鹽 MPP來(lái)制備高性能無(wú)鹵阻燃玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66，用FTIR，XRD，DSC，DMA 和 SEM 等手段對(duì)材料的界面和性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明，在MPP添加量為 25％，玻璃纖維25％，界面改性劑MA-EPDM 7％，各種助劑為1％

3、時(shí)，玻纖增強(qiáng)尼龍66可達(dá)到UL941.6mm V-0 級(jí)，并具有良好的力學(xué)性能：拉伸強(qiáng)度大于140MPa，彎曲強(qiáng)度大于210MPa，沖擊強(qiáng)度 8.5kJ·m<'-2>，確定了適于該體系的雙螺桿組合參數(shù)，加工工藝參數(shù)，注塑工藝等條件。 采用DSC法對(duì)尼龍66復(fù)合材料等溫結(jié)晶和熔融行為進(jìn)行研究，用Avrami方程對(duì)動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)阻燃劑MPP的加入對(duì)尼龍66的結(jié)晶行為產(chǎn)生了很大影響，MPP對(duì)尼龍66有著較強(qiáng)的異相成核作用

4、，使得復(fù)合材料中尼龍66結(jié)晶速率加快；但是MPP的存在，提高了界面間相互作用，同時(shí)又阻礙了尼龍66分子鏈的自由運(yùn)動(dòng)，使得球晶尺寸變小，結(jié)晶度并未顯著增加；對(duì)等溫結(jié)晶樣品的熔融行為研究發(fā)現(xiàn)，所有的樣品呈熔融雙峰，這主要是由于尼龍66不同尺寸和完善程度的結(jié)晶以及升溫過(guò)程中的再結(jié)晶和再熔融引起的，阻燃劑對(duì)尼龍66的晶態(tài)結(jié)構(gòu)影響較小，XRD中的結(jié)晶峰位并未發(fā)生明顯變化。 采用DSC法對(duì)尼龍66復(fù)合材料非等溫結(jié)晶行為進(jìn)行研究，用Avram

5、i、Kissinger和Ozawa，模型對(duì)非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)進(jìn)行處理。結(jié)果表明，該方法能夠比較好地處理尼龍66及其復(fù)合材料的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。非等溫結(jié)晶過(guò)程中，玻纖也起到了成核作用，使結(jié)晶速度大幅度增加；MPP對(duì)尼龍66的異相成核的作用，同時(shí)由于界面粘結(jié)的改善，也阻礙了尼龍66分子鏈運(yùn)動(dòng)，使得復(fù)合材料的結(jié)晶速率并未大幅度提高，這與等溫結(jié)晶的結(jié)果有一定的偏差，說(shuō)明非等溫結(jié)晶過(guò)程更為復(fù)雜。采用XRD，DSC及POM相結(jié)合的方法研究了阻燃劑對(duì)尼

6、龍66晶態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果顯示尼龍66及其復(fù)合材料中都出現(xiàn)了多重結(jié)晶現(xiàn)象。 力學(xué)性能研究表明，阻燃劑在提高材料阻燃性能的同時(shí)，使復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、儲(chǔ)能模量、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、松弛活化能都得到提高，說(shuō)明體系界面粘結(jié)強(qiáng)度的提高，這進(jìn)一步證實(shí)了界面粘結(jié)情況的改善。采用熱重分析(TGA)研究了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明，阻燃劑的存在，降低了尼龍66的熱穩(wěn)定性，提高了成炭能力，改善了阻燃性能。 流變性能研究表明，尼龍66