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三聚氰胺尿酸盐/氢氧化镁对聚酰胺6热降解行为的影响及阻燃性能研究
作 者: 吴朝亮
导 师: 戴文利
学 校: 湘潭大学
专 业: 材料工程
关键词: 聚酰胺6 三聚氰胺尿酸盐 氢氧化镁 阻燃
分类号: TQ323.6
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 59次
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内容摘要
氮系阻燃剂可以有效稀释可燃气体浓度,减缓燃烧速率,挥发性很小、无毒、与聚合物相容性好、分解温度高,是一类广受欢迎的阻燃剂。三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)就是一种重要的氮系阻燃剂,但氮系阻燃剂并不能帮助聚合物材料形成致密的保护炭层,因此单独使用氮系阻燃剂阻燃聚酰胺6效果并不理想。针对这种问题本论文采用三聚氰胺尿酸盐(MCA)/氢氧化镁(MH)二元体系代替单纯的三聚氰胺尿酸盐作为阻燃剂,用于对聚酰胺6(PA6)的阻燃研究,通过机械混合成功制备了阻燃性优良、热稳定性高、力学性能良好的添加型无卤阻燃聚酰胺6材料。MCA/MH二元体系其相容性好,在基体中均匀分散,在聚合物的加工温度下不分解以及不发生组分间的化学反应,降低了PA6的热稳定性,达到了较为理想的阻燃效果。通过TG、FTIR、SEM研究表明:易于分解的MCA的加入降低了体系的热稳定性,改变了体系分解温度,改变了聚酰胺6的降解路径,生成三嗪类物质有利于体系热阻燃性的提高。MH的加入使体系热稳定性进一步下降,提前形成热稳定高的含氰基物质和三嗪类物质,这种热稳定性好的物质在燃烧过程中充当黏结剂的作用,将MH填料紧密的黏结在一起,MAC以及MH和MCA之间相互作用,改善了炭层质量,加大了成炭效应,提高了体系燃烧的成炭率,有利于阻燃性的提高,从而使凝聚态炭层结构的阻隔阻燃成为可能。实验表明MCA/PA6体系MCA的含量低于30%时阻燃体系不能通过UL-94测试。MCA/MH/PA6三元体系固定MCA为15%,MH的含量高于20%时三元共混体系的垂直燃烧性能可达UL-94V-0级。MCA/MH协效成炭混合阻燃体系达到较为理想的阻燃效果。MCA加入后,体系弯曲强度得到提高,而拉伸强度和冲击强度均下降;MH加入后,体系的拉伸、弯曲、冲击性能均随MH含量增加呈下降趋势。阻燃剂MCA、MH含量过高,虽然阻燃效果较好,但材料力学性能下降严重,因此综合考虑阻燃效果和体系的力学性能,当PA6体系中添加15wt%的MCA、20wt%的MH时,材料的阻燃性能和力学性能较佳。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-10 第1章 文献综述 10-29 1.1 引言 10 1.2 聚合物的燃烧过程及其机理 10-21 1.2.1 聚合物热分解过程 10-13 1.2.2 聚合物燃烧的化学反应 13-14 1.2.3 聚合物点燃过程及控制机理 14-15 1.2.4 聚合物表面的火焰传播 15 1.2.5 聚合物的阴燃过程 15 1.2.6 聚合物燃烧的熄灭过程 15-16 1.2.7 聚合物燃烧的碳化过程 16-18 1.2.8 聚合物燃烧的生烟机理 18-19 1.2.9 聚合物燃烧的毒性物质及其形成过程 19-20 1.2.10 聚合物火灾的危险因素 20-21 1.3 聚合物阻燃机理 21-22 1.3.1 固相阻燃机理 21-22 1.3.2 气相阻燃机理 22 1.4 聚酰胺6 的阻燃研究进展 22-28 1.4.1 阻燃剂分类 22-23 1.4.2 阻燃剂的种类及在聚酰胺中的应用 23-27 1.4.2.1 含卤阻燃剂 23-24 1.4.2.2 磷系阻燃剂 24-25 1.4.2.3 氮系阻燃剂 25-26 1.4.2.4 膨胀型阻燃剂 26 1.4.2.5 无机填料型阻燃剂 26-27 1.4.3 聚酰胺阻燃的要求及发展趋势 27-28 1.5 本文的目的、意义和思路 28-29 第2章 实验部分 29-32 2.1 实验材料 29 2.2 实验仪器及设备 29 2.3 试样制备 29-30 2.4 测试与表征 30-32 2.4.1 MAC/PA6 共混材料的力学性能测试 30 2.4.2 扫描电镜分析(SEM) 30-31 2.4.3 红外光谱分析(FTIR) 31 2.4.4 热失重分析(TG) 31 2.4.5 水平燃烧UL-94 级别测试 31 2.4.6 垂直燃烧UL-94 级别测试 31 2.4.7 氧指数(OI)测试 31-32 第3章 PA6/MCA/MH 体系热降解性能及机理研究 32-40 3.1 引言 32 3.2 阻燃体系的热稳定性分析 32-37 3.2.1 纯 PA6 的热重分析 33-34 3.2.2 PA6/MCA 体系的热重分析 34-36 3.2.3 PA6/MCA/MH 体系的热重分析 36-37 3.3 PA6/MCA/MH 降解产物的红外光谱分析 37-39 3.4 小结 39-40 第4章 PA6/MCA/MH 体系阻燃性能研究 40-45 4.1 引言 40 4.2 PA6/MAC/MH 复合体系的阻燃性能 40-42 4.2.1 极限氧指数 41 4.2.2 水平燃烧实验结果 41-42 4.2.3 垂直燃烧实验结果 42 4.3 PA6/MCA/MH 降解产物的表面形貌 42-44 4.4 小结 44-45 第5章 PA6/MCA/MH 体系力学性能研究 45-51 5.1 引言 45 5.2 MCA 对PA6 力学性能的影响 45-47 5.3 PA6/MCA/MH 阻燃体系的力学性能 47-50 5.4 小结 50-51 第6章 结论 51-52 参考文献 52-56 致谢 56-57 攻读硕士期间发表的论文 57
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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 缩聚类树脂及塑料 > 聚酰胺树脂及塑料
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