發(fā)布時間：2020-05-24 18:52

【摘要】：尼龍66(PA66),是通用工程塑料中用量最多的熱塑性樹脂,其力學(xué)性能優(yōu)良,可廣泛應(yīng)用于航空、汽車、機械、電子、化工、建筑等領(lǐng)域。PA66的極限氧指數(shù)為24%,UL-94垂直燃燒性能達(dá)到V-2級別,具有一定的阻燃性能。但是隨著PA66應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,其阻燃性能已經(jīng)不能滿足愈加苛刻的環(huán)境要求,提高PA66的阻燃性能勢在必行。鹵系阻燃劑阻燃效率高對環(huán)境的危害卻很大,適合PA66的磷氮系阻燃劑種類也較少,因此開發(fā)新型無鹵環(huán)保阻燃劑具有重要的意義�；赑A66較高的加工溫度條件,論文首先以三氯氧磷和季戊四醇為原料,合成出了中間體1-氧基磷雜-4-羥甲基-2,6,7-三氧雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷(PEPA),PEPA再與苯基磷酰二氯繼續(xù)反應(yīng),得到了高對稱結(jié)構(gòu)且具有高分解溫度的有機磷系阻燃劑二-1-氧基磷雜-4-羥甲基-2,6,7-三氧雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷-1-苯基-4-氧膦(BPEPA),最后將BPEPA和納米SiO_2添加到PA66樹脂中,從而制備了阻燃PA66復(fù)合材料,并且對其熱性能、力學(xué)性能、阻燃性能進(jìn)行了測試表征,主要結(jié)論如下:(1)以三氯氧磷和季戊四醇為原料,1.4-二氧六環(huán)為溶劑,合成了阻燃劑中間體PEPA;以三乙胺為縛酸劑,乙腈為溶劑,PEPA再與苯基磷酰二氯繼續(xù)反應(yīng)得到了阻燃劑終產(chǎn)物BPEPA。傅里葉紅外分析(FTIT)和核磁分析(NMR)結(jié)果表明成功制備出了目標(biāo)產(chǎn)物。熱穩(wěn)定性能(TGA)測試結(jié)果表明,在氮氣條件下,PEPA和BPEPA的初始分解溫度T_i分別為284.6℃、354.1℃,最大熱失重溫度T_(max)分別為298.7℃、368.7℃,600℃的殘?zhí)柯史謩e為48.23wt%、46.35wt%。(2)采用單因素實驗法,將阻燃劑BPEPA添加到PA66中,制備了阻燃PA66材料,并且測定了材料的熱性能、力學(xué)性能、阻燃性能。熱性能實驗結(jié)果表明,加入BPEPA后,PA66的熔點T_m、結(jié)晶溫度T_c、初始分解溫度開始下降,儲能模量和損耗因子開始增大,同時600℃的殘?zhí)柯视兴岣摺ＡW(xué)性能測試結(jié)果表明,加入BPEPA后,PA66的拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度均呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢,添加量為20wt%時,三種強度較純PA66分別下降了15.8%、13.9%、16.9%。阻燃性能測試表明,添加量為20wt%時,極限氧指數(shù)(LOI)由純PA66的24%提高到26.9%,UL-94垂直燃燒性能達(dá)到V-1級別。(3)固定BPEPA的添加量20wt%,改變納米SiO_2的用量,制備了BPEPA/納米SiO_2阻燃PA66材料,并且測定了材料的熱性能、力學(xué)性能、阻燃性能。熱性能實驗結(jié)果表明,加入納米SiO_2后,PA66的熔點、結(jié)晶溫度出現(xiàn)了小幅度的下降,初始分解溫度開始延后,儲能模量、損耗因子依然增大。力學(xué)性能測試結(jié)果表明,拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度出現(xiàn)先增加后下降的趨勢,納米SiO_2添加量為4wt%時,三種強度較純PA66分別下降了13.3%、12.6%、18.2%。阻燃性能測試結(jié)果表明,阻燃劑BPEPA和納米SiO_2可以提高PA66的燃燒性能,BPEPA添加量為20wt%、納米SiO_2添加量為4wt%時,LOI由純PA66的24%提高到27.6%,垂直燃燒性能為V-1級別,釋熱速率峰值(pHRR)、總熱釋放量(THR)、總煙釋放量(TSP)由純PA66的645.49kW/m~2、94.23MJ/m~2、9.12m~2/kg分別下降至588.13kW/m~2、80.06MJ/m~2、8.37m~2/kg,質(zhì)量損失由1.61g提高至2.32g。
【圖文】：

重慶理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2圖1.1 聚合燃燒單元模型1.2.2 聚合物的阻燃機理燃燒的三要素為熱量、氧氣以及可燃物，通過阻止或干擾任何一種要素即可終止燃燒，達(dá)到阻燃目的[6]。具體包括提高聚合物的熱分解溫度、捕捉活性自由基、形成難燃的隔熱保護(hù)炭層、稀釋可燃性氣體濃度、吸收熱量等。聚合物的阻燃機理主要包括以下四個方面：（1）氣相阻燃機理氣相阻燃機理[7]指的是阻燃劑主要在氣相中致使燃燒中斷，或者延緩燃燒的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而達(dá)到阻燃目的，其要點包括以下兩個方面：①阻燃劑受熱時釋放出相關(guān)活性自由基，它們可以和聚合物裂解過程中所產(chǎn)生的自由基相互作用，從而中斷燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；②阻燃劑受熱時會產(chǎn)生大量氣體，例如NH3、CO2、CO、H2O等難燃性氣體

研究技術(shù)路線圖
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ323.6

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10 王t，

本文編號：2678832