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尼龙6(PA6)是一种力学性能优异、耐油性强、耐腐蚀性好和耐磨性高的工程塑料,是低压电器外壳绝缘材料首选基料之一。但PA6材料在强酸或碱性条件下的性能劣化明显,同时因易吸水和易燃的缺陷影响其产品的尺寸稳定性和电性能从而限制了PA6的应用。高岭土可以作为PA6材料的良好补强剂,可以提高材料的表面性能、尺寸精度、机械强度、耐磨性、介电强度、耐红外线性和耐化学腐蚀性等。另外,经改性的高岭土在PA6材料的燃烧过程中发挥一定的阻燃效果。本研究使用经改性的高岭土与PA6共混制备复合材料并表征其相关性能,具体如下:改性高岭土的制备。将高岭土与尿素溶液混合,采用机械搅拌,同时辅以超声条件保温一段时间。其中用于制备尿素插层高岭土(KU),最佳条件为:温度60℃,时间为7.5 h,高岭土与80%尿素溶液的固液比为1:2,插层率可达到95.1%。使用不同浓度的H2SO4溶液将高岭土/尿素复合插层化合物中的尿素通过超声5 min置换得到水合高岭土(KW)。结果表明,在固液比为1:10下制备KW的最佳条件为60℃,0.5 mol·L-1 H2SO4,插层率达到74.4%。在200℃下低温煅烧45 min,可将KU中的尿素完全剥离,且剥离尿素后的高岭土的片层尺寸最小,为18.6 nm;在220℃下低温煅烧30 min,可将KW中层间水完全剥离制得剥离水合高岭土,且DKW的片层尺寸最小,为10.9 nm。改性高岭土对PA6材料性能的影响。剥离尿素插层高岭土(DKU)的加入对PA6材料的加工性能影响不明显。加入适量的DKU可以提高材料的力学性能,而加入过量的DKU会降低PA6/DKU复合材料的力学性能。改性高岭土对PA6材料性能的影响可能与相容及分散程度有关。另一方面(DSC与XRD分析结果),少量的DKU在PA6中起异相成核作用从而促进PA6/DKU复合材料的高温结晶。当加入5%(wt.%)的DKU时,PA6的结晶度由纯PA6的20.96%增加到26.20%。对于燃烧性能。单独的DKU对PA6的燃烧性能影响不明显,而PA6/DKU复合材料的阻燃效果较差。但复配阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)的加入可以改善PA6/DKU复合材料的阻燃性能。当复配阻燃剂加入量为25份而MCA/DKU质量比为4:1时,PA6/DKU复合材料的氧指数从22.0%提高28.0%,垂直燃烧通过V0级,阻燃效果显著提升。另一方面,复配阻燃剂三聚氰胺磷酸盐(MPP)对PA6阻燃体系的氧指数影响也不明显,但会影响材料的垂直燃烧等级。例如:当阻燃剂添加量为20份而MCA/MPP质量比为3:1时,阻燃复合体的垂直燃烧等级达到V0级。可见,DKU可以改善PA6/MCA/MPP阻燃体系燃烧滴落现象。另外在PA6/MCA/MPP体系中加入少量的DKU,复合材料的结晶度无显著变化,但复合材料的热稳定性略有提高。这主要是DKU在燃烧时促进体系碳的生成,并在树脂表面形成致密的碳层产生隔氧隔热作用从而到达阻燃的效果。