為了使樹脂基導(dǎo)熱復(fù)合材料兼具優(yōu)異導(dǎo)熱性能和阻燃性能,分別選用RPM/Mg（OH）₂、BPS/Sb₂O₃、HS-PNPAZ/Mg（OH）₂作為阻燃劑,鱗片狀石墨作為導(dǎo)熱填料,PA6作為基體樹脂,采用雙螺桿擠出機(jī)制備了阻燃型鱗片狀石墨/PA6導(dǎo)熱復(fù)合材料。對(duì)比了不同阻燃劑體系對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)熱和阻燃性能的影響。結(jié)果表明,不同阻燃劑對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)的影響較小,復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)主要受鱗片狀石墨的影響。當(dāng)鱗片狀石墨含量為40份時(shí),復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)均大于2. 0 W/（m·K）。BPS/Sb₂O₃和HS-PNP-AZ/Mg（OH）₂在鱗片狀石墨/PA6復(fù)合材料中無阻燃效果,不適合用于鱗片狀石墨/PA6復(fù)合材料體系的阻燃。RPM/Mg（OH）₂在鱗片狀石墨/PA6導(dǎo)熱復(fù)合材料中具有優(yōu)異的阻燃效果,可使復(fù)合材料的阻燃性能達(dá)到UL 94～1. 6 mm V-0級(jí)別。 

【文章來源】：塑料. 2020,49(02)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

添加不同阻燃劑的鱗片狀石墨/PA6導(dǎo)熱復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能

從圖2b中可以看出，添加BPS/Sb2O3的導(dǎo)熱復(fù)合材料樣條燃燒后膨脹變形，從圖3b中可以看出，燃燒后的表面出現(xiàn)較多的孔洞和裂紋，表面有部分致密碳層。這是由于，BPS阻燃劑的阻燃機(jī)理主要是自由基捕獲和氣相稀釋[17]。BPS燃燒分解生成的大量難燃?xì)怏w使樣條膨脹，當(dāng)BPS與Sb2O3復(fù)配使用時(shí)，還會(huì)通過脫水反應(yīng)促進(jìn)成碳[18]，從阻燃測(cè)試結(jié)果中也可以看出BPS/Sb2O3具有一定的阻燃效果。從圖2c中可以看出，添加HS-PNP-AZ/Mg(OH)2阻燃劑的導(dǎo)熱復(fù)合材料樣條燃燒后樣條膨脹變寬，從圖3c也可以看出，添加HS-PNP-AZ/Mg(OH)2阻燃劑的導(dǎo)熱復(fù)合材料燃燒后的表面沒有致密的包覆層，出現(xiàn)大量孔洞。這是由于，HS-PNP-AZ/Mg(OH)2阻燃體系的阻燃機(jī)理為阻燃劑在分解過程中產(chǎn)生水、氨氣等不燃?xì)怏w，對(duì)可燃?xì)怏w起到稀釋作用，或者覆蓋于材料表面起到隔絕作用。但是，HS-PNP-AZ/Mg(OH)2阻燃劑用于鱗片狀石墨/PA6導(dǎo)熱復(fù)合材料時(shí)無阻燃效果。在燃燒測(cè)試時(shí)，復(fù)合材料中的阻燃劑及樹脂基體大量分解燃燒，導(dǎo)致樣條膨脹縮短，體積變小，表面出現(xiàn)大量孔洞。因此，RPM/Mg(OH)2阻燃劑可以使鱗片狀石墨/PA6導(dǎo)熱復(fù)合材料具有優(yōu)異的阻燃性能。

添加不同阻燃劑的鱗片狀石墨/PA6導(dǎo)熱復(fù)合材料的TG和DTG曲線，分別如圖4a、4b所示。從圖4a中可以看出，添加HS-PNP-AZ/Mg(OH)2阻燃劑的導(dǎo)熱復(fù)合材料有兩個(gè)失重階段，DTG曲線(圖4b)上也有2個(gè)熱分解峰，失重區(qū)域主要集中在300～380℃和380～500℃2個(gè)溫度區(qū)域內(nèi)。在300～380℃失重溫度范圍內(nèi)，Mg(OH)2首先分解釋放水，在380～500℃溫度范圍內(nèi)，氮磷系阻燃劑HS-PNP-AZ分解產(chǎn)生NH3、NO、NO2等不燃?xì)怏w[19-20]。添加BPS/Sb2O3和RPM/Mg(OH)2的導(dǎo)熱復(fù)合材料均只有一個(gè)失重階段，相應(yīng)的DTG曲線上均只出現(xiàn)一個(gè)熱分解峰。添加BPS/Sb2O3的導(dǎo)熱復(fù)合材料失重區(qū)域集中在345～470℃，在失重溫度范圍內(nèi)，BPS分解產(chǎn)生自由基終止劑HBr，捕獲或消除活性游離基，減緩或終止燃燒中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。此外，Sb2O3可與BPS分解產(chǎn)生的Br反應(yīng)生成三溴化銻，覆蓋于材料表面，起到一定的阻隔作用[21]。添加RPM/Mg(OH)2的導(dǎo)熱復(fù)合材料失重區(qū)域集中在350～490℃。從圖4b中可以看出，3種阻燃型導(dǎo)熱復(fù)合材料在其主要的熱分解區(qū)域內(nèi)，添加RPM/Mg(OH)2的導(dǎo)熱復(fù)合材料熱分解速率最小。因此，RPM/Mg(OH)2可以有效的提高導(dǎo)熱復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。圖4 添加不同阻燃劑的鱗片狀石墨/PA6導(dǎo)熱復(fù)合材料的TG和DTG曲線

【參考文獻(xiàn)】：
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