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尼龙66复合材料燃烧性能

文章出处:徐州腾飞工程塑料有限公司   发布时间:2017-09-04 09:01:00    点击数:-   【

尼龙66及其复合材料的燃烧行为用UL-94垂直燃烧实验和锥形量热仪来进行表征分析。根据UL-94垂直燃烧实验可对材料进行阻燃?#29123;?#30340;划分,锥形量热仪提供了材料在燃烧过程中引燃时间、热释放速率、CO和CO2释放量、比消光面积等一系列的参数,两种分析手段结合使用,可从不同角度更透彻的分析尼龙66及其复合材料的燃烧行为。

1、UL-94垂直燃烧实验分析

表3-2中列出了尼龙66及其复合材料的UL-94?#29123;丁?#26679;品7中,尼龙6加入15wt%的三聚氰?#20998;?#22791;的复合材料能够达到v-0?#29123;叮?#39564;证了三聚氰胺的无焰滴落阻燃机理。样品2和4中,尼龙66/I-clay纳米复合材料没有?#29123;叮?#22312;测试中一直燃烧,没有表现出任何的自熄性,这一结果表明,?#35789;?#20351;用具有良好热稳定性的有机粘土进行聚合物的阻燃,也是难以达到理想的阻燃效果的;进一步证实,单纯的物理阻隔是远远不够散起到了一定的增强效果,在燃烧过程中促进了成炭,减缓或?#31181;?#20102;滴落。对融滴的?#31181;?#20316;用主要取决于粘土在基体中的剥离分散程度,没有滴落,意味着火焰和热量无法释放,?#29575;?#35797;样在垂直燃烧实验过程中一直燃烧。

尼龙66中,粘土增强促进成?#21152;?#19977;聚氰胺滴落的阻燃机理相悖,类似的现象在尼龙6/粘土纳米复合材料-三聚氰胺尿酸盐(MCA)体系也有出现。胡等人用季铵盐改性粘土和MCA制备了尼龙6纳米复合材料,结果表明只加入15wt%MCA时,尼龙6能够达到V-0级别,当向体系中继续加入有机粘土时,阻燃性能大大下降。张等人也证实了,?#35789;?#21482;加入1wt%的有机粘土,?#19981;?#26126;显破?#31561;?#32858;氰胺的阻燃效果。

然而,将三聚氰胺羟甲基化制得MMM并处理在有机粘土表面后,复合得到的尼龙66/ICM(15wt%)纳米复合材料较尼龙66/I-clay(2wt%)三聚氰胺(15wt%)纳米复合材料表现出了更好的阻燃性能,前者的最长有焰燃烧时间14.8s,平均有焰燃烧时间仅为10.4s,非常接近UL-94垂直燃烧实验中的V-0(<10S)。

2、锥形量热仪测试分析

图片1

图片2



图3-5给出了尼龙66,尼龙66/I-clay纳米复合材料,尼龙66/I-clay/三聚氰胺纳米复合材料热释放速率(HRR)曲线。如图3=5(a)所示,粘土的加入,的确能使聚合物的热释放速率明显降低,加入2wt%粘土时(样品2),最大热释放速率从纯尼龙的713kW/m²降至458kW/m²,降低了35.8%;随着粘土含量增加至5wt%(样品4),最大热释放速率降至387kW/m²,降低了50.8%,表明粘土的加入,的确能起到有效的物理阻隔作用。

当向尼龙66,尼龙66/I-clay纳米复合材料汇总加入15wt%的三聚氰胺时,材料的热释放速率没有表现出明显的变化。尽管三聚氰胺的加入,能使尼龙66/三聚氰胺达到V-0?#29123;叮?#20294;在锥形量热仪测试中,尼龙66/三聚氰胺(15wt%)复合材料和尼龙66/I-clay(2wt%)/三聚氰胺(15wt%)纳米复合材料的热释放速率?#30452;?#20026;743kW/m²,414kW/m²,相对与纯尼龙66(713kW/m²)和尼龙66/I-clay(2wt%)纳米复合材料(458kW/m²)没有明显改变(图3-5(b))。在尼龙66/ICM(15wt%)纳米复合材料体系中,热释放速率似乎也没有发生明显变化,只是点火时间相对减短,仅为94s,这一点从图3-5(c)?#26448;?#30452;观地观察到。

图片3


表3-3列出了锥形量热仪测试中获得的尼龙66及其复合材料的其他参数,如:点火时间,CO2、CO平均释放量,比消光面积。尼龙66复合材料在燃烧过程中的CO2、CO平均释放量较尼龙66本身变化不明显,加入粘土后,粘土纳米复合材料的放烟量变大。

总之,为了进一步提高聚合物的阻燃性能,紧靠单纯的物理阻隔是远远不够的,必须引入其相等相关阻燃机理共同作用,以达到理想的阻燃效果。


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