玻纖增強阻燃半芳香族耐高溫聚酰胺PA10T/66的制備及性能研究
發(fā)布時間:2020-12-09 14:05
聚酰胺具有優(yōu)異的機械強度、耐腐蝕性、耐化學(xué)性,可廣泛應(yīng)用在汽車、航空航天、電子電器等領(lǐng)域。脂肪族聚酰胺分子鏈規(guī)整、柔軟,結(jié)晶度高,但普遍熔點低;全芳香族聚酰胺的熔點高、強度大、模量高,但是熔點高于分解溫度,無法通過熔融方式加工;半芳香族聚酰胺是二者的結(jié)合,熔點較高,在300°C以上,綜合性能優(yōu)良。半芳香族聚酰胺PA10T是一種生物基半芳香族聚酰胺,合成單體癸二胺提取于蓖麻油,是可再生能源,符合綠色環(huán)保的要求,PA10T的熔點與分解溫度很接近,給后期加工改性成型帶來了困難,PA10T/66是基于PA10T的共聚改性產(chǎn)物,降低了熔點,加工窗口變寬。出于對環(huán)境和人身安全的保障,市場對材料的阻燃性能也有著越來越高的要求,對此制造出阻燃聚酰胺材料也是市場所需求的。本課題針對PA10T/66制備阻燃及增強改性復(fù)合材料,通過共混改性的加工方式,將氫氧化鎂、玻纖和硼酸鋅與PA10T/66在雙螺桿擠出機中熔融擠出,得到不同體系的復(fù)合材料,探究PA10T/66及其復(fù)合材料的力學(xué)、熱和阻燃性能,研究結(jié)果表明:(1)氫氧化鎂可以起到阻燃的作用,熱重測試結(jié)果復(fù)合材料的分解為兩步降解,起始分解溫度降低,氫氧化鎂提...
【文章來源】:中北大學(xué)山西省
【文章頁數(shù)】:91 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
聚合物熱裂解步驟Figure1-6Polymerthermalcrackingstep
中北大學(xué)學(xué)位論文13燃劑三源需要匹配恰當才能發(fā)揮作用:首先炭源在脫水劑形成之前不能發(fā)生分解或揮發(fā),其次熔融體系在氣源釋放不燃氣體后立馬需要發(fā)生成炭作用,保證多孔泡沫炭層的形成,而氣源釋放氣體的速度,熔體黏度,與炭源、體系組分分配等有關(guān)。圖1-7多孔炭層形成過程Figure1-7Formationprocessofporouscarbonlayer有機磷系阻燃劑的阻燃效率高,具有低煙、低毒、無鹵的特點,是一種非常重要的阻燃劑,主要有磷酸酯、膦酸酯、亞磷酸酯、磷酸鹽、磷-氮化合物等。烷基次磷酸鹽的具有熱分解溫度高、耐水解、阻燃效果好的特點,在350°C的高溫下仍能保持好的性能,很適用于聚酰胺的改性加工工藝,歐盟頒布RoHS指令,電子電器將向高于溫度30°C的無鉛焊接系統(tǒng)轉(zhuǎn)變,烷基次磷酸鹽由于具有良好的機械電子性能,可以使用在無鉛焊接系統(tǒng)的尼龍里,但是這種阻燃劑的合成技術(shù)難度大,條件要求高,并且技術(shù)被掌握在國外,所以使用的成本高,應(yīng)用不廣泛。無機次磷酸鹽也是聚酰胺阻燃常使用的阻燃劑,以次磷酸鋁[57]最為典范,且原料來源廣泛,應(yīng)用成本低。1.4.3氮系阻燃劑氮系阻燃劑[58]一般都是帶有三嗪結(jié)構(gòu)的一類化合物,該化合物的特點是熱分解溫度很高,對材料后期改性加工過程中幫助很大;毒性和腐蝕性低,燃燒過程中放出的氣體對材料的腐蝕性很低,一定程度上減少了被燃材料對環(huán)境造成污染;阻燃效率高,也不影響材料中添加的光穩(wěn)定劑。發(fā)生燃燒時,氮系阻燃劑達到分解溫度會產(chǎn)生一些不燃性氣體,如水蒸氣、氨氣、氮氣等,并且吸收大量熱量,大幅度降低燃燒環(huán)境溫度,不燃性氣體能夠稀釋空氣中氧和可燃性氣體的濃度,阻止聚合物進一步燃燒。常使用的氮系阻燃劑主要有三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸鹽和三聚氰胺的磷酸鹽等。
中北大學(xué)學(xué)位論文2138MPa,下降了8%,斷裂伸長率由2.4%下降到1.9%,添加60%時,拉伸強度下降到36MPa,下降了12.8%,斷裂伸長率下降到1.5%。這說明氫氧化鎂的添加使復(fù)合材料脆性增加,塑性下降。圖2-1氫氧化鎂含量對PA10T/66的拉伸強度和斷裂伸長率的影響Figure2-1EffectofmagnesiumhydroxidecontentonthetensilestrengthandelongationatbreakofPA10T/66圖2-2是不同氫氧化鎂含量下PA10T/66的彎曲強度和彎曲模量,從圖中可以看出,隨著氫氧化鎂含量的增多,PA10T/66的彎曲強度呈下降的趨勢,而彎曲模量卻逐漸增大,這是因為氫氧化鎂作為一種剛性粒子,在聚合物受到外力作用時無法發(fā)生變形,也不能通過產(chǎn)生銀紋來吸收能量,從而導(dǎo)致材料脆性增大,所以彎曲強度下降;氫氧化鎂呈片狀結(jié)構(gòu),粒子的縱橫尺寸比例大,對PA10T/66的彎曲模量增加效果顯著。圖2-2氫氧化鎂含量對PA10T/66的彎曲強度和彎曲模量的影響Figure2-2EffectofMagnesiumHydroxideContentonFlexuralStrengthandFlexuralModulusofPA10T/66
【參考文獻】:
期刊論文
[1]PA6T共聚物的研究進展[J]. 李遠遠,胡國勝,張靜婷,劉冰肖,張靜雅. 化工新型材料. 2019(04)
[2]耐高溫PA10T/66及PA10T/66/GF非等溫結(jié)晶動力學(xué)研究[J]. 劉冰肖,胡國勝,張靜婷,閆文. 工程塑料應(yīng)用. 2019(03)
[3]氫氧化鎂表面改性對阻燃PA6復(fù)合材料性能的影響[J]. 唐小強,任斌,李博,岳金如,王俊龍,陳同,謝杰,應(yīng)宗榮. 工程塑料應(yīng)用. 2018(12)
[4]阻燃尼龍的制備與性能分析研究進展[J]. 許光晟,胡宏軍. 工程塑料應(yīng)用. 2018(10)
[5]阻燃劑的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 滕廣遠,陳俊宏. 化工時刊. 2018(04)
[6]阻燃聚酰胺的研究進展和發(fā)展趨勢[J]. 張旭,李潔. 精細與專用化學(xué)品. 2017(11)
[7]Non-isothermal crystallization kinetics of Nylon 10T and Nylon 10T/1010 copolymers: Effect of sebacic acid as a third comonomer[J]. Zhongqiang Wang,Guosheng Hu,Jingting Zhang,Jiusheng Xu,Wenbo Shi. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2017(07)
[8]硼酸鋅對氮磷協(xié)效阻燃玻纖增強尼龍66性能的影響[J]. 陳文華,閔力珍,華正坤,劉淵,白時兵. 工程塑料應(yīng)用. 2017(05)
[9]聚酰胺46合成工藝研究[J]. 竇曉勇,李吉芳,牛樂朋. 現(xiàn)代化工. 2016(08)
[10]Isothermal and nonisothermal crystallization kinetics of bio-sourced nylon 69[J]. Zhijuan Sun,Xiao Wang,Fei Guo,Chunyue Jiang,Qinmin Pan. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(05)
碩士論文
[1]生物基長碳鏈半芳香族共聚酰胺10T/10I的合成與性能研究[D]. 肖偉.中北大學(xué) 2019
[2]高分子量聚己二酰丁二胺的合成工藝及性能研究[D]. 趙曉.鄭州大學(xué) 2014
[3]半芳香聚酰胺PA6T/66的合成工藝及性能研究[D]. 王雙.鄭州大學(xué) 2014
[4]HIPS/OMMT復(fù)合材料炭化過程與阻燃機理研究[D]. 肖鳳艷.青島科技大學(xué) 2010
[5]高分子量PA12T、PA13T的合成與表征[D]. 王文志.鄭州大學(xué) 2006
本文編號:2906986
【文章來源】:中北大學(xué)山西省
【文章頁數(shù)】:91 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
聚合物熱裂解步驟Figure1-6Polymerthermalcrackingstep
中北大學(xué)學(xué)位論文13燃劑三源需要匹配恰當才能發(fā)揮作用:首先炭源在脫水劑形成之前不能發(fā)生分解或揮發(fā),其次熔融體系在氣源釋放不燃氣體后立馬需要發(fā)生成炭作用,保證多孔泡沫炭層的形成,而氣源釋放氣體的速度,熔體黏度,與炭源、體系組分分配等有關(guān)。圖1-7多孔炭層形成過程Figure1-7Formationprocessofporouscarbonlayer有機磷系阻燃劑的阻燃效率高,具有低煙、低毒、無鹵的特點,是一種非常重要的阻燃劑,主要有磷酸酯、膦酸酯、亞磷酸酯、磷酸鹽、磷-氮化合物等。烷基次磷酸鹽的具有熱分解溫度高、耐水解、阻燃效果好的特點,在350°C的高溫下仍能保持好的性能,很適用于聚酰胺的改性加工工藝,歐盟頒布RoHS指令,電子電器將向高于溫度30°C的無鉛焊接系統(tǒng)轉(zhuǎn)變,烷基次磷酸鹽由于具有良好的機械電子性能,可以使用在無鉛焊接系統(tǒng)的尼龍里,但是這種阻燃劑的合成技術(shù)難度大,條件要求高,并且技術(shù)被掌握在國外,所以使用的成本高,應(yīng)用不廣泛。無機次磷酸鹽也是聚酰胺阻燃常使用的阻燃劑,以次磷酸鋁[57]最為典范,且原料來源廣泛,應(yīng)用成本低。1.4.3氮系阻燃劑氮系阻燃劑[58]一般都是帶有三嗪結(jié)構(gòu)的一類化合物,該化合物的特點是熱分解溫度很高,對材料后期改性加工過程中幫助很大;毒性和腐蝕性低,燃燒過程中放出的氣體對材料的腐蝕性很低,一定程度上減少了被燃材料對環(huán)境造成污染;阻燃效率高,也不影響材料中添加的光穩(wěn)定劑。發(fā)生燃燒時,氮系阻燃劑達到分解溫度會產(chǎn)生一些不燃性氣體,如水蒸氣、氨氣、氮氣等,并且吸收大量熱量,大幅度降低燃燒環(huán)境溫度,不燃性氣體能夠稀釋空氣中氧和可燃性氣體的濃度,阻止聚合物進一步燃燒。常使用的氮系阻燃劑主要有三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸鹽和三聚氰胺的磷酸鹽等。
中北大學(xué)學(xué)位論文2138MPa,下降了8%,斷裂伸長率由2.4%下降到1.9%,添加60%時,拉伸強度下降到36MPa,下降了12.8%,斷裂伸長率下降到1.5%。這說明氫氧化鎂的添加使復(fù)合材料脆性增加,塑性下降。圖2-1氫氧化鎂含量對PA10T/66的拉伸強度和斷裂伸長率的影響Figure2-1EffectofmagnesiumhydroxidecontentonthetensilestrengthandelongationatbreakofPA10T/66圖2-2是不同氫氧化鎂含量下PA10T/66的彎曲強度和彎曲模量,從圖中可以看出,隨著氫氧化鎂含量的增多,PA10T/66的彎曲強度呈下降的趨勢,而彎曲模量卻逐漸增大,這是因為氫氧化鎂作為一種剛性粒子,在聚合物受到外力作用時無法發(fā)生變形,也不能通過產(chǎn)生銀紋來吸收能量,從而導(dǎo)致材料脆性增大,所以彎曲強度下降;氫氧化鎂呈片狀結(jié)構(gòu),粒子的縱橫尺寸比例大,對PA10T/66的彎曲模量增加效果顯著。圖2-2氫氧化鎂含量對PA10T/66的彎曲強度和彎曲模量的影響Figure2-2EffectofMagnesiumHydroxideContentonFlexuralStrengthandFlexuralModulusofPA10T/66
【參考文獻】:
期刊論文
[1]PA6T共聚物的研究進展[J]. 李遠遠,胡國勝,張靜婷,劉冰肖,張靜雅. 化工新型材料. 2019(04)
[2]耐高溫PA10T/66及PA10T/66/GF非等溫結(jié)晶動力學(xué)研究[J]. 劉冰肖,胡國勝,張靜婷,閆文. 工程塑料應(yīng)用. 2019(03)
[3]氫氧化鎂表面改性對阻燃PA6復(fù)合材料性能的影響[J]. 唐小強,任斌,李博,岳金如,王俊龍,陳同,謝杰,應(yīng)宗榮. 工程塑料應(yīng)用. 2018(12)
[4]阻燃尼龍的制備與性能分析研究進展[J]. 許光晟,胡宏軍. 工程塑料應(yīng)用. 2018(10)
[5]阻燃劑的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 滕廣遠,陳俊宏. 化工時刊. 2018(04)
[6]阻燃聚酰胺的研究進展和發(fā)展趨勢[J]. 張旭,李潔. 精細與專用化學(xué)品. 2017(11)
[7]Non-isothermal crystallization kinetics of Nylon 10T and Nylon 10T/1010 copolymers: Effect of sebacic acid as a third comonomer[J]. Zhongqiang Wang,Guosheng Hu,Jingting Zhang,Jiusheng Xu,Wenbo Shi. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2017(07)
[8]硼酸鋅對氮磷協(xié)效阻燃玻纖增強尼龍66性能的影響[J]. 陳文華,閔力珍,華正坤,劉淵,白時兵. 工程塑料應(yīng)用. 2017(05)
[9]聚酰胺46合成工藝研究[J]. 竇曉勇,李吉芳,牛樂朋. 現(xiàn)代化工. 2016(08)
[10]Isothermal and nonisothermal crystallization kinetics of bio-sourced nylon 69[J]. Zhijuan Sun,Xiao Wang,Fei Guo,Chunyue Jiang,Qinmin Pan. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(05)
碩士論文
[1]生物基長碳鏈半芳香族共聚酰胺10T/10I的合成與性能研究[D]. 肖偉.中北大學(xué) 2019
[2]高分子量聚己二酰丁二胺的合成工藝及性能研究[D]. 趙曉.鄭州大學(xué) 2014
[3]半芳香聚酰胺PA6T/66的合成工藝及性能研究[D]. 王雙.鄭州大學(xué) 2014
[4]HIPS/OMMT復(fù)合材料炭化過程與阻燃機理研究[D]. 肖鳳艷.青島科技大學(xué) 2010
[5]高分子量PA12T、PA13T的合成與表征[D]. 王文志.鄭州大學(xué) 2006
本文編號:2906986
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