硫化鋅添加量對(duì)增強(qiáng)阻燃PA66阻燃性能的影響①

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(安徽新華學(xué)院藥學(xué)院,安徽 合肥 230088)

0 引 言

尼龍66(PA66)材料具有均衡的強(qiáng)韌性和優(yōu)良的耐熱性，通過(guò)玻璃纖維增強(qiáng)后強(qiáng)度可提高數(shù)倍，可代替金屬材料用作機(jī)械部件，是一種重要的非金屬結(jié)構(gòu)材料[1]。用作電器結(jié)構(gòu)件時(shí)，很多高強(qiáng)度部件，要求PA66具有UL94 V-0等級(jí)，尼龍樹(shù)脂的阻燃級(jí)別可以達(dá)到UL94 V-2級(jí)別，且易于阻燃，常被用于阻燃級(jí)別要求更高的電子電器的制造中。溴銻阻燃體系是尼龍材料優(yōu)良的阻燃劑，用量低，阻燃效果顯著。但PA66材料易黃變，溴銻阻燃中尤其明顯。制作淺色制件時(shí)，常常需加入鈦白粉進(jìn)行調(diào)色[2]。但鈦白粉的加入，會(huì)顯著降低材料力學(xué)性能和沖擊強(qiáng)度。硫化鋅常常用于代替鈦白粉用于玻纖增強(qiáng)尼龍?bào)w系的增白[3,4]，但在阻燃增強(qiáng)體系中，對(duì)材料的阻燃會(huì)有一定的影響。研究硫化鋅作為白色顏料對(duì)增強(qiáng)阻燃尼龍材料性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

PA66(平頂山神馬工程塑料有限責(zé)任公司)；玻璃纖維(巨石集團(tuán)有限公司)；復(fù)合抗氧劑(上海金海雅寶精細(xì)化工有限公司)；潤(rùn)滑劑(美國(guó)霍尼韋爾國(guó)際公司)；十溴二苯乙烷(濟(jì)南泰星精細(xì)化工有限公司)；三氧化二銻(濟(jì)南泰星精細(xì)化工有限公司)；鈦白粉(美國(guó)杜邦公司)；硫化鋅(德國(guó)莎哈利本化學(xué)有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

高速混合機(jī)：SHR10A型，張家港白熊機(jī)械有限公司；雙螺桿擠出機(jī)：SHJ-35A型，南京科亞機(jī)械有限公司；注塑機(jī)：MA900型，海天塑機(jī)集團(tuán)有限公司；萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)：CMT6000型，美特斯工業(yè)系統(tǒng)(中國(guó))有限公司；沖擊試驗(yàn)機(jī)：JC-15型，承德精密試驗(yàn)機(jī)有限公司；水平垂直燃燒試驗(yàn)機(jī)：5402型，蘇州陽(yáng)屹沃爾奇檢測(cè)技術(shù)有限公司；分光測(cè)色計(jì)：CM-3600A型，柯尼卡美能達(dá)(中國(guó))投資有限公司。

1.3 樣品制備

PA66在90～100℃下干燥4-5 h，然后與除玻璃纖維以外的其他原料在高速混合機(jī)中混合均勻，玻璃纖維從雙螺桿擠出機(jī)的排氣口加入。所有原料經(jīng)熔融共混，擠出造粒成改性粒料，擠出溫度 220 ～ 280 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速 250 ～350 r/min，制備出改性粒料。粒料在90～120℃干燥4 h后，注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，注塑溫度 250 ～ 290 ℃。

1.4 性能測(cè)試

拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率按ASTM D638測(cè)試，拉伸速率5mm/min；簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度按ASTM D6110測(cè)試；垂直燃燒按UL94測(cè)試 ；燃燒殘余按ASTM D2584測(cè)試；白度L值使用分光測(cè)色計(jì)測(cè)試。

2 方法與結(jié)果

2.1 硫化鋅對(duì)增強(qiáng)阻燃PA66力學(xué)性能的影響

2.1.1 配 方

按不同配方制備玻纖增強(qiáng)阻燃尼龍，見(jiàn)表1。

表1 玻纖增強(qiáng)阻燃PA66的配方

2.1.2 硫化鋅對(duì)增強(qiáng)阻燃PA66力學(xué)性能的影響結(jié)果

硫化鋅對(duì)玻纖增強(qiáng)阻燃尼龍力學(xué)性能的影響見(jiàn)表2，鈦白粉的加入，大幅度降低了玻纖增強(qiáng)阻燃尼龍的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度和簡(jiǎn)支梁無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度等性能。為達(dá)到相同的L值，調(diào)整硫化鋅加入量為鈦白粉的2倍。硫化鋅的加入，在不影響玻纖增強(qiáng)阻燃尼龍的拉伸強(qiáng)度、簡(jiǎn)支梁缺口和無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度等性能的前提下，使材料的垂直燃燒等級(jí)從V-0 降低到了不阻燃，燃燒時(shí)間加長(zhǎng)，并有滴落物引燃脫脂棉；將十溴二苯乙烷的添加量從12%，增加到13%時(shí)，材料的阻燃級(jí)別可以達(dá)到V-1級(jí)，繼續(xù)增加到14%時(shí)，阻燃級(jí)別可達(dá)V-0。結(jié)果表明，硫化鋅對(duì)玻纖增強(qiáng)阻燃尼龍的阻燃有顯著影響。

表2 硫化鋅對(duì)玻纖增強(qiáng)阻燃尼龍PA66的影響

2.2 硫化鋅添加量對(duì)增強(qiáng)阻燃PA66力學(xué)性能的影響

2.2.1 配 方

進(jìn)一步考察不同添加量的硫化鋅對(duì)玻纖增強(qiáng)阻燃尼龍的阻燃影響，不同硫化鋅添加量的玻纖增強(qiáng)阻燃尼龍配方見(jiàn)表3。

表3 不同硫化鋅添加量的玻纖增強(qiáng)阻燃PA66配方

2.2.2 硫化鋅添加量對(duì)增強(qiáng)阻燃PA66力學(xué)性能的影響結(jié)果

不同硫化鋅含量對(duì)玻纖增強(qiáng)阻燃PA66力學(xué)性能的影響見(jiàn)表4。由表可見(jiàn)，硫化鋅添加量在1%以下時(shí)，對(duì)材料的阻燃幾乎沒(méi)有影響，仍能達(dá)到UL94 V-0，但添加量達(dá)到1.5%時(shí)，阻燃級(jí)別就開(kāi)始降到UL94 V-1，添加量為2.5%時(shí)，垂直燃燒時(shí)整根樣條幾乎燃燒完，且有滴落物燃棉，材料的阻燃只能達(dá)到HB級(jí)。

表4 不同硫化鋅含量對(duì)玻纖增強(qiáng)阻燃PA66性能的影響

3 結(jié) 論

在玻纖增強(qiáng)阻燃尼龍中，硫化鋅可以代替鈦白粉用于玻纖增強(qiáng)阻燃尼龍的調(diào)色。為達(dá)到相同的L值，硫化鋅的加入量一般是鈦白粉的2倍。但硫化鋅添加量超過(guò)1%時(shí)，會(huì)對(duì)玻纖增強(qiáng)阻燃尼龍的阻燃性能產(chǎn)生不利影響。因此，在對(duì)阻燃級(jí)別要求很高的材料中，可以加入1%左右的硫化鋅代替部分鈦白粉，進(jìn)而較少影響材料的性能。

參考文獻(xiàn):

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[2] 田際波，郭永新，盧軍.鈦白粉對(duì)玻纖增強(qiáng)尼龍6性能影響的研究//中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)汽車非金屬材料分會(huì)第三屆年會(huì)(2008)論文集[C].溫州：中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)汽車非金屬材料分會(huì)，2008:71-74.

[3] 劉志文，常曉文，周軍杰，等.高性能無(wú)鹵阻燃PA66的制備和性能研究[J].塑料工業(yè)，2016，44(6):5-7.

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