无卤阻燃增强pa66 的研制及其应用

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1、无卤阻燃增强PA66的研制及其应用张志军1，2戴文利3刘爱学4(1，4株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲412007；2，3湘潭大学化学学院，湖南，湘潭411105)摘要本文对比了包覆红磷、MCA（三聚氰胺氰尿酸）单独阻燃以及二者协效阻燃PA66增强体系，从阻燃性能、热性能、力学性能方面表征两种阻燃剂的协效作用；探讨了增容剂的加入对阻燃增强复合体系性能的影响。本文以包覆红磷和MCA作为协效阻燃剂，玻璃纤维作为增强体系，加入增容剂和其它添加剂，制备了一种无卤阻燃增强PA66材料。结果表明当PA66增强料、包覆红磷、MCA、增容剂比例为100：15：5：6时，制备的复

2、合材料有较好的阻燃性能和力学性能。该无卤阻燃增强PA66材料已广泛应用在电子、电器领域。关键词包覆红磷；MCA；增容剂；PA66；阻燃性能；力学性能随着社会的发展，人们的环保意识逐渐提高，对塑料产品的材料要求也越来越高。特别是阻燃材料使用时，要求材料既具有良好性能，同时对环境的污染和对人类的危害要轻。欧盟ROHS和WEEE指令的实施，传统的卤系阻燃已无法达到这一要求，无卤阻燃成为阻燃改性发展的必然趋势。PA66是一种性能优良的工程塑料，广泛应用于车辆制造和电子电器等领域，但PA66的易燃性限制了它在各领域的推广，为了获得优良的阻燃性能，同时提高材料的力学性能，以满足电子

3、电器方面对材料新的要求。因此对PA66的阻燃增强研究也成了倍受关注的研究课题[1-3]。包覆红磷作为磷系阻燃剂的一种，含磷量高，且与树脂相容性有较好的改善。MCA(三聚氰胺氰尿酸)是一种氮系阻燃剂，是一种新型高效的PA用添加型阻燃剂。笔者以平顶山神马集团PA66为基料，选用了成都晨光化工研究院的包覆红磷、山东寿光卫东化工的MCA、巨石集团的玻璃纤维、自制的增容剂等原料，实验摸索探讨了阻燃剂的协效作用、复合阻燃剂含量的确定、增容剂的加入对复合材料性能的影响等，研制出了一种无卤阻燃增强PA66复合材料。该材料性价比高，已经在广西、浙江等机床、电子电器厂批量使用。1实验部分1

4、.1实验原料9PA66:工业品,EPR27,平顶山神马集团尼龙六六盐厂；包覆红磷：工业品，RPM440，中蓝晨光化工研究院；MCA：工业级，山东寿光卫东化工有限公司；玻璃纤维：工业级，巨石集团；增容剂：自制，接枝率0.9。1.2设备与仪器高速混合机：SHR-10A，张家港轻工机械厂；双螺杆挤出机：Φ36，江苏昆山科信塑机有限公司；注塑成型机：T80，无锡格兰塑机制造有限公司；电子万能试验机：CMT-10000N，深圳新三思材料检测有限公司；摆锤式冲击试验机：XJJ-500，承德试验机有限责任公司；氧指数测定仪：HC-2，南京江宁分析测试仪器厂；水平垂直燃烧测试仪：HVU

5、L-H深圳德迈盛公司；热重分析仪：TG209C，德国耐驰仪器制造有限公司；耐漏电起痕指数测试仪：LD-H，深圳德迈盛公司。1.3试样制备工艺阻燃增强PA66制备工艺流程如图1所示玻纤PA66注塑样条切粒挤出混合阻燃剂增容剂其它助剂图1阻燃增强PA66制备工艺流程经过预干燥的原料（PA66为120℃，热风干燥8小时，增容剂80℃，热风干燥4小时）、阻燃剂、增容剂和其它助剂按一定比例经高速混合机混合，通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒，造粒温度255～265℃，螺杆转速300r/min。所得粒料再经120℃鼓风干燥8h，在注塑机上注塑成标准的性能测试样条，注塑温度为260-270

6、℃。试样成型后在温度为（23±2）℃、湿度为（50±5）%的环境中放置（24±1）h后按国家标准测试。1.4性能测试9拉伸性能测试按GB/T1040-1992；冲击性能测试按GB/T1846-1996；弯曲性能测试按GB/T9341-1998；氧指数测试按GB/T2406-1993；阻燃等级测试按GB4690-1998；热重分析测试按GB/T14837-1993；耐漏电起痕指数测试按GB4201-84。2结果与讨论2.1单一阻燃剂与复配阻燃剂对PA66增强体系氧指数的影响图2包覆红磷与MCA添加量对PA66增强体系氧指数的影响图2表明：单独使用包覆红磷或者MCA阻燃时，

7、PA66增强体系的氧指数随着阻燃剂的增加而提高。包覆红磷单独阻燃时，当100gPA66中包覆红磷添加量大于20g时，氧指数的增加开始减慢，当添加量为22g时。达到最大值31。添加量超过25g以后，氧指数不但没有增加，反而有所下降。应该是因为磷本身也是一种易燃物质，红磷氧化反应属于放热反应，添加量大，放出热量多，材料的燃烧变得容易，添加太多反而起到助燃作用。MCA单独阻燃时，当100gPA66中MCA添加量达到18g左右时，复合材料的氧指数的增加开始减慢，当添加量为20g时，氧指数达到最大值28，再加大添加量时氧指数基本没增加，反而有减小，