PA66阻燃改性研究

方少明 周立明 尹志红 裴敬国 (郑州轻工业学院450002)

阮世凤 郭恒杰 (中国神马工程塑料有限公司，平顶山467000)

摘要：通过卤系、氮系、磷系等阻燃体系对尼龙(PA)66进行阻燃改性研究，开发出一种赤磷与无机阻燃剂共用的复配阻燃体系。结果表明，当加入赤磷l0份、无机阻燃剂l0份、玻纤30份时，利用该阻燃体系阻燃的PA66，其燃烧性能达FV一0级，拉伸强度大于100 MPa，缺口冲击强度大于9 kJ／m ，综合性能优良。

关键词：尼龙66 阻燃改性赤磷

STUDY oN FLANIE RETARDANCE AND M oDIFI．CATION OF PA66

Fang Shaoming，Zhou Liming，Yin Zhihong，Pei Jingguo Ruan Shifeng． Guo Hengjie

(Zhengzhou Institute of eight Industry 450002) (Shenma Engineering Plastics eirn．Corn．，of China， Pingdi“gshan 467000)

ABSTRACT The efect of the flame retardant systems of halogen system， Nitrogen system and red phosphorus svstem on the flame。retardant and modified PA66 was studied， an d a new flam e—retardan t agent that made up with red phosphorus an d inorganic mate．rial was discovered．When glass fiber was 30 part， red phosphorus was 10 part，and inorganic material was 10 part。the new tam e．restardant PA66 showed that burning retardanee reached V．0(UL94)，tensile strength was over l0o MPa and impact strength was 0ver 9kJ／m ．

KEYW ORDS PA66，flam e retardflnce， modifying．red phosphorus

自美国杜邦公司在1930年推出至今，尼龙(PA)已发展成为世界上品种最多、应用最广的工程塑料，总产量居于世界工程塑料的首位。随着科技的进步和工业发展的要求，新型和改性PA不断涌现，其应用领域正在不断拓宽 。随着电子电气工业及其它特殊行业的迅速发展，PA面临的使用环境也越来越苛刻，如高温、高湿、高电压和高负荷等，因此，对PA的性能提出了更高的要求，需要其在保持高力学性能的前提下，阻燃性能、电性能得到进一步提高，所以对PA阻燃改性的研究越来越受到人们的关注 。

笔者在已有的基础上，对PA66的阻燃改性作了进一步的探讨，通过对不同阻燃体系的比较，发现当赤磷和无机阻燃剂及玻纤以一定比例填充时，阻燃PA66体系具有较高的力学性能、阻燃性和电性能，其应用前景十分广阔。

1 实验部分

1．1 主要原料

PA66：工业级，中国神马工程塑料有限公司；

十溴二苯醚(DBDPO)：工业级，市售；

Sb O ：工业级，市售；

三聚氰胺：工业级，市售；

赤磷：工业级，市售；

玻纤：工业级，市售；

无机阻燃剂A：自制；

复配阻燃体系(赤磷与无机阻燃剂A共用)：自制。

1．2 仪器与设备

高速混合机：GH一10型，北京塑料机械厂；

双螺杆挤出机：TE一35型，南京科亚公司；

注塑机：HTF1508，宁波海天塑料机械厂；

万能制样机：ZHY—W型，河北承德试验机厂；

拉力试验机：LJ一500型，广州实验仪器厂；

冲击试验机：XJJ一5型，承德金属检测仪器制造厂；

氧指数测定仪：HC一2型，江苏江宁分析仪器厂。

1．3 工艺流程

PA66阻燃改性工艺流程如图1所示。

1．4 性能测试

拉伸强度按GB／T 1040—1992测定；冲击强度按GB／T 1043—1993测定；氧指数按GB／T 2406—1993测定；垂直燃烧按GB 4609—1984测定；玻纤含量按ISO 1172测定。

2 结果与讨论

2．1 不同阻燃体系对PA66性能的影响

PA常用的阻燃剂有卤系(如DBDPO)、氮系(如三聚氰胺)、磷系(如赤磷)以及无机阻燃剂[如Mg(OH) 、AJ(OH)，]等。根据阻燃配方设计的基本原则 ，结合文献报道特别是兼顾到不同阻燃剂间的协同效应_4．5 J，笔者制备了复配阻燃体系。表1是5种不同阻燃体系对PA66性能影响比较。

由表1看出，体系2的阻燃效果最差；体系1对阻燃PA66力学性能影响较大，且由于该阻燃体系燃烧时放出有毒的烟雾，已被许多部门和行业禁用或限制使用；而笔者研制的体系5阻燃性能及综合力学性能方面均明显优于体系3、4，是一种比较理想的阻燃体系。

2．2 阻燃剂含量对阻燃PA66性能的影响

在加工过程中发现，体系中赤磷含量过高时，易因摩擦而产生火花，给安全生产带来隐患；赤磷含量过少时，则起不到阻燃作用，经反复试验证明，赤磷以10份为最佳。图2是无机阻燃剂A加人量对体系缺口冲击强度的影响。由图2看出，当无机阻燃剂A用量少于10份时，随着无机阻燃剂用量的增加，体系的缺口冲击强度也逐渐增加。这说明，无机阻燃剂A在体系中起到应力集中点的作用，当受到冲击时，可吸收和转移部分能量，防止裂纹的出现，达到增韧的目的；当无机阻燃剂A用量多于10份时，由于PA66与无机阻燃剂A两相间的相容性差，则随着无机阻燃剂A用量的增加，体系的缺口冲击强度降低。因此，无机阻燃剂A以10份为佳。

从燃烧性能看，无机阻燃剂A具有明显的抑烟作用。这可能是无机阻燃剂A降解产生的氧化物残渣限制了热量返回到底层的聚合物中，并阻隔了氧接近聚合物，起到阻燃作用；同时，降解产生的大面积氧化表面吸收炭灰，从而抑制了烟的产生[6]。

2．3 玻纤含量对PA66阻燃改性的影响

近年来，对玻纤增强改性PA66的研究比较多，玻纤在PA66中起到骨架结构式的增强作用，当受到负荷时，由于玻纤的存在，使负荷沿着玻纤轴向传递，应力被迅速扩散，阻止裂纹的增长，因此玻纤含量的增加，使阻燃PA66的力学性能提高。但当玻纤含量过高时，由于玻纤的存在，反而使阻燃改性体系产生“烛芯效应”，更容易燃烧。因此，玻纤含量不宜过高，试验得知，玻纤含量以30份为最佳。

2．4 阻燃PA66体系的最佳配方

经过大量的对比试验，发现在复配阻燃体系中，当赤磷为l0份、玻纤含量为30份、无机阻燃剂A为10份、其它助剂适量时，阻燃PA66的性能较优。表2为笔者所研制的阻燃改性PA66的性能。

3 结论

(1)自制了一种较为适合PA66的复配阻燃剂，性能优良。

(2)无机阻燃剂A在对PA66进行阻燃的同时，还可提高体系的缺口冲击强度。

(3)在该阻燃改性体系中，当赤磷为10份，无机阻燃剂A为10份，玻纤为30份时，PA66体系的拉伸强度达100 MPa以上，缺口冲击强度为9 kJ／m以上，阻燃性能达FV一0级，具有优良的综合性能。

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