纤维级阻燃聚己二酰己二胺的结构设计与制备研究

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1、学校代码：10255学号：1142054东华大学博士学位论文纤维级阻燃聚己二酰己二胺的结构设计与制备研究DESIGNANDPREPARATIONOFFIBER-GRADEFLAMERETARDEDPOLYHEXAMETHYLENEADIPAMIDE学科专业：材料加工工程作者姓名：李圆圆导师姓名：肖茹完成日期：2018年5月东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品

2、及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日东华大学博士学位论

3、文摘要纤维级阻燃聚己二酰己二胺的结构设计与制备研究摘要聚己二酰己二胺（聚酰胺66，PA66）纤维具有优良的机械强度和耐磨性、密度小、吸湿好等特点，满足民用、产业用和军警用领域的广泛需求。但PA66纤维极限氧指数为22%～24%，属可燃纤维。由于纤维轻薄、比表面积大，极易被引燃，造成火灾扩散和人员伤亡，因此开发阻燃PA66纤维对提高产品的附加值、促进升级换代并满足各领域的使用需求具有重要意义。通常PA66通过共混法改善其阻燃性能，可满足常规工程塑料使用要求，但共混法需要较大阻燃剂添加量，而纤维直径极小，阻燃剂的引入会明显增大其纺丝加工难度，导致

4、成纤困难、降低力学性能。因此制备纤维级阻燃PA66树脂是制备阻燃PA66纤维的重点与难点。本文针对PA66化学结构、燃烧行为和加工特性设计阻燃新方法，筛选添加型和反应型高效阻燃剂分别利用原位聚合法、共聚法引入己二酸己二胺盐聚合体系，同时在反应型阻燃剂共聚制备过程中进一步引入协效阻燃剂，以构筑力学性能和阻燃性能优良的PA66树脂，实现阻燃PA66纤维的制备。采用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、核磁共振仪（NMR）、凝胶渗透色谱仪（GPC）、差示扫描量热仪（DSC）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、万能材料试验机、I东华大学博

5、士学位论文摘要垂直燃烧仪、极限氧指数仪和毛细管流变仪研究其结构与性能，通过热失重仪（TG）、锥形量热仪和激光拉曼光谱仪（Raman）等分析其阻燃机理，并利用纤维强伸度仪、声速取向测定仪、SEM和垂直燃烧仪等研究纤维织物的性能。具体研究内容如下：（1）三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）为常用的氮系阻燃剂，其与聚酰胺化学组成相似、相容性良好。将占己二酸己二胺盐含量为2wt%、4wt%和6wt%的MCA引入其水溶液，经原位聚合法制备MCA阻燃PA66（PA66/MCA）材料，并与共混法所制备MCA含量为6wt%的PA66/6MCA-B材料对比。研究结果表明

6、：随MCA含量增加，PA66/MCA相对粘度和分子量逐渐降低，分子量分布变宽；MCA起异相成核作用，PA66/MCA结晶温度和结晶度随MCA添加量增加而提高；与PA66/6MCA-B相比，MCA在PA66/6MCA中分散均匀且力学性能较好，即原位聚合法较共混法更利于制备综合性能优良的阻燃PA66材料。当MCA含量为6wt%时，PA66/6MCA垂直燃烧测试达UL94V-0级，极限氧指数提高至31.5%。阻燃机理研究表明MCA对PA66起气相阻燃作用：PA66/MCA燃烧时分解产生不燃性气体，稀释了空气中氧气和可燃性气体浓度；此外，MCA分解吸

7、热降低高聚物基体表面温度，阻止了燃烧进行。流变性能研究结果表明：与PA66相似，PA66/6MCA的表观粘度随剪切速率增大而减小，结构粘度指数随温度升高而降低，粘流活化能随剪切速率增大而减小，非牛顿指数小于1，为切力变稀流体；但相较PA66，PA66/6MCA的表观粘度对温度和剪切速率变化更为敏感。II东华大学博士学位论文摘要（2）9,10-二氢-9-氧杂-10-磷酰杂菲-丁二酸（DDP,DOPOIA）为9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）的衍生物，是两端含有羧基的磷系反应型阻燃剂，具有热稳定性好、阻燃效率高等优点

8、。将占总单体含量为2wt%、3wt%、4wt%和5wt%的DOPOIA引入PA66聚合体系，经共聚法制备DOPOIA阻燃PA66（PA66-DOPOIA）材料。进一