川大863技术总结报告[2][1]new

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1、国家863计划成果与浙江民营企业对接项目高性能低成本工程塑料制备新技术研究总结报告本项目针对目前国内尼龙用无卤阻燃剂品种少性能欠佳的缺点，在国家863项目支持下，浙江俊尔新材料有限公司与高分子材料科学高分子材料工程国家重点实验室（四川大学）联合攻关，建立了具有自主知识产权的高性能无卤阻燃尼龙专用料制备新技术，目前已经进入产业化阶段，阻燃材料各项性能指标到达世界先进水平。1.高性能无卤阻燃尼龙专用料阻燃性能研究1.1阻燃剂含量对PA6阻燃性能的影响图1和表.1分别为MCA和改性MCA在PA6中的添加量对材料LOI和UL94阻燃性能影响。可以看到，PA6的LOI仅为23，随着阻燃剂

2、含量增加，传统MCA及改性MCA阻燃PA6的LOI均迅速增大；当阻燃剂含量增加到一定量，阻燃材料的LOI上升幅度减小。但在相同阻燃剂含量时，改性MCA阻燃PA6体系的LOI比未改性MCA阻燃体系大3-4%，表明改性MCA对PA6的阻燃效率远高于传统MCA，因此在满足阻燃要求的条件下，可实现阻燃剂添加量的小剂量化，这对于保持PA6本体材料性能具有重要意义。改性MCA优异的阻燃性能主要取决于如下方面：一是阻燃剂与PA6的共混复合过程中可实现超细均匀分散，阻燃剂与树脂基体接触界面的面积大，有利于MCA阻燃效率的提高；二是改性剂可促进MCA的分解产物三聚氰胺的自缩聚反应，加速凝聚相形成

3、并快速释放出NH3而稀释空气中氧气浓度；三是改性剂自身为具有阻燃性质的富炭物质，在材料燃烧过程中可参与成炭，改善炭层结构，形成致密炭层，并可进一步促进PA6热降解，加快熔滴的滴落速度，从而进一步提高材料的阻燃性能，关于改性MCA对PA6的阻燃机理将在本章后面部分进行详细讨论。图1(a)传统MCA和(b)改性MCA阻燃尼龙6材料的极限氧指数比较表1对比了改性MCA与目前国内外商品化MCA对PA6的阻燃性能。可以看到，国内同类MCA阻燃尼龙6只能够达到V2阻燃级别，国外产品在8％左右可使PA6达到V0级别，而改性MCA6%添加量即可达到V0级别，表明改性MCA的阻燃效率明显高于同类

4、产品。表1传统MCA和改性MCA阻燃尼龙6材料的垂直燃烧试验比较本项目开发的改性MCA阻燃尼龙6国内同类MCA阻燃尼龙6国外同类MCA阻燃尼龙6阻燃剂添加量(wt%)6158UL941.6mm阻燃级别V0V2V02.阻燃PA6的抗熔滴燃烧性研究目前国内MCA阻燃尼龙材料的主要缺点是燃烧过程中的明火滴落情况严重，在垂直燃烧试验中将引染脱酯棉而无法达到V0阻燃级别。而本项目所开发的改性MCA阻燃阻燃PA6材料由于对阻燃剂自身的氢键结构和晶体结构进行了改性，其阻燃机理有所改变，其凝聚相组分较未改性体系有明显增加，熔滴组分中的炭含量较高，燃烧性减小。表2分别为传统MCA与改性MCA阻燃

5、PA6在垂直燃烧试验中，熔滴引燃脱脂棉的样条百分比。由表可见，传统MCA阻燃PA6样条在燃烧时所产生的熔滴对脱脂棉的引燃率高达100％，而改性MCA阻燃PA6样条的熔滴引燃率有所减小，表明改性MCA阻燃PA6的熔滴燃烧性较未改性体系仅为6％，其抗熔滴燃烧性有显著改善。表2传统MCA和改性MCA阻燃尼龙6材料抗熔滴燃烧性比较MCAflameretardantPA6ModifiedMCAflameretardantPA6材料燃烧时熔滴对脱酯棉的引燃率（燃烧样条数目100）(%)100％6％图.2(a)传统MCA和(b)改性MCA阻燃尼龙6材料的熔融流动指数比较3.高性能无卤阻燃尼龙

6、专用料流变性能研究图2考察了在MCA和改性MCA阻燃PA6体系中，阻燃剂含量对阻燃材料熔融指数的影响。由图可见，随着阻燃剂含量增加，MCA和改性MCA阻燃PA6体系的熔融指数都呈现出先增加后减小的趋势。阻燃剂在低含量时材料熔融指数的增加表明阻燃剂对PA6熔体具有一定的增塑作用，由Fig.5-17可见当阻燃剂含量为10%时，传统MCA阻燃PA6和改性MCA的熔融指数分别达到7.5和8.9g/10min，比PA6具有更高的流动性（PA6熔融指数为7.2g/10min）。由于聚合物的熔体流变性能和分子链聚集态结构密切相关，分子链间相互作用越强，缠结程度越大，则熔体粘度越高，流动性能越

7、差。由于在PA6分子链上于存在大量的酰胺单元，通过这些酰胺基相互作用可在分子链间形成大量氢键，从而使大分子链段间作用力较强，链缠结程度高。对于MCA阻燃PA6体系，由于MCA分子中羰基及胺基官能团可与酰胺基团相互作用，因此在共混复合中阻燃剂分子可与PA6分子链间形成新的氢键从而对PA6中的酰胺基团具有屏蔽效应，从而减少了大分子链间的相互作用力，使聚合物的链缠结程度变小，因此阻燃PA6体系的熔体流动性优于PA6。随着体系中阻燃剂含量增加，树脂基体中的阻燃剂粒子密度增大，会阻碍聚合物分子链运动，