MCA复配体系增强PA6纤维阻燃性能研究

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聚已内酰胺(PA6)纤维具有优异强度、耐磨性、弹性回复率、吸湿性等特点,使其成为服用、家饰和工业产业等领域应用广泛的合成纤维。随着社会经济和科学技术水平的不断发展,人民生活水平质量日益提高,PA6纤维在各领域的需求量也越来越大,但纯PA6纤维的阻燃性能不理想,其极限氧指数仅有21-22%,且燃烧时熔滴严重,这大大限制了它的应用。因此PA6纤维阻燃性能提升的研究日渐受到材料研发工作者们的关注。本文将选用不同复配阻燃体系增强PA6纤维的阻燃性能,通过对复配阻燃PA6树脂材料的研究考查复配阻燃体系的热稳定性能以及协效阻燃效果,并将综合性能良好的复配阻燃体系经复合熔融纺丝纺制阻燃皮芯复合纤维。首先本文选用三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为主要阻燃剂,其是一种PA6常用的氮系阻燃剂,为达到进一步提高其阻燃效率的目的,本文将分别采用硫化锌(ZnS)、类石墨相氮化碳(g-C3N4)以及9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)衍生物(DOPOY,理论磷含量为11.6%)与MCA进行复配,协效增强PA6材料阻燃性能。再将上述阻燃体系经双螺杆挤出机熔融共混切粒制得复配阻燃PA6树脂切片,并通过注塑机完成阻燃PA6树脂样条的制备;表征分析阻燃PA6树脂切片的热稳定性能以及阻燃PA6树脂样条的阻燃性能。结果表明:各复配阻燃体系对于PA6的热稳定性能影响较小,热失重分析(TG)结果显示复配阻燃剂的引入提高了PA6体系残炭量,有助于凝聚相阻燃;各阻燃体系的阻燃效果都相较于纯样有大幅提升,LOI值及垂直燃烧结果显示阻燃PA6材料已达到难燃等级,其中阻燃体系MCA/DOPOY的阻燃效果最优,当MCA添加质量分数为3%、DOPOY添加质量分数为3%时其LOI值可达30%,具有良好阻燃效果。最后以上述阻燃PA6树脂切片中综合性能优异的阻燃体系为皮层材料,以纯PA6为芯层材料通过复合熔融纺丝制备阻燃皮芯复合纤维,表征分析纤维的截面形貌、力学性能以及阻燃性能。结果表明:阻燃PA6皮芯复合纤维的力学性能较PA6纤维均有所下降,但降幅较小,主要是由于芯层的PA6材料支撑复合纤维的力学性能;阻燃PA6皮芯复合纤维的截面形貌中皮芯结构明显,纤维排列规整;阻燃PA6皮芯复合纤维的阻燃性能测试中虽较树脂材料有所降低,但仍具有较佳的阻燃效果,以阻燃体系MCA/DOPOY纺制的纤维织物阻燃效果最佳,其阻燃纤维织物的LOI值可达到29%。
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