想大幅提高PA6阻燃性能？有個數據你得重視

　　聚酰胺6是一種重要的工程聚合物材料，在吸濕性，可染性和韌性方面表現出色。然而，與許多聚合物材料一樣，PA6材料阻燃性差，極限氧指數（LOI）僅為22％，限制了它們的應用。因此，提高PA6阻燃性的研究尤為重要。

　　雙環籠狀磷酸季戊四醇酯醇（PEPA）通過Verkade和Reynolds，1960年探索13和它在聚合物領域迅速施加。Halpern等人在聚烯烴中報道了使用這種化合物作為阻燃劑的第一個例子。后來，開發了一系列PEPA衍生物，如Melabis，Trimer和Bistrin。聚丙烯中使用的三聚體和氮基FR在V-0水平下具有良好的阻燃性。由于PEPA在聚合物中具有良好的阻燃性能，相應的阻燃機理備受關注。

　　北京服裝學院的王銳教授按照表1配方，通過在雙螺桿擠出機中通過熔融共混方法以不同的進料比混合籠形雙環季戊四醇磷酸酯醇（PEPA）和聚酰胺6（PA6）來制備一系列PA6/PEPA復合材料。

　　進行LOI和UL-94測試以研究PEPA/PA6復合材料的阻燃性能，結果列于表2中。當其含量小于20重量％時，LOI值（約22重量％）不受PEPA量的顯著影響。當PEPA的含量增加到25wt％時，LOI值從24％急劇增加到31％。將PEPA含量進一步增加至30重量％時，獲得更高的LOI值（高達38％）。UL-94測試結果顯示t 1，t 2和t 2 ?+? t 3隨著PEPA的添加，PA6的阻燃性明顯縮短，表明PA6的阻燃性顯著提高。

　　表3和圖1總結了PA6/PEPA復合材料的CC測試數據。如表3所示，由于PEPA的增塑降低了點火時間，因此PA6/PEPA復合材料的點燃時間（TTI）比純PA6的點燃時間短（TTI）。然而，當PEPA的添加量超過10wt％時，TTI的值在40和47s之間波動，而不隨著PEPA含量的增加而進一步縮短。熱釋放率（HRR）曲線與純PA6的曲線明顯不同。盡管所有PA6/PEPA復合材料的熱釋放速率峰值（pHRR）高于純PA6，但平均熱釋放速率（mHRR）隨著PEPA的增加而逐漸降低。其中加入30重量％的PEPA，mHRR的值從263.2降至87.6kWm-2（下降66.7％），而總熱釋放量（THR）從97.4降至57.4kWm-2（下降41.1％）。

圖1. PA6 / PEPA復合材料CC測試的放熱率

　　表4列出了純PA6及其復合材料的TG和DTG結果。很顯然，純PA6在加熱到400℃時開始分解，而所有含PEPA的樣品的初始分解溫度均低于純PA6，并且PA6（T5wt％）的5wt％重量損失和溫度在最大熱分解速率（Tmax％）隨著PEPA含量的增加而減少。隨著PEPA含量從20.6％增加到11.0％，復合材料的最大熱分解率也降低。在800℃下殘余炭的百分比從純PA6的1.2wt％增加到PA6/PEPA（70/30）的17.8wt％。由TG結果可知，純PA6具有強烈的成炭特性，其中在800℃下殘炭的含量高達36wt％。

　　本篇文章通過在雙螺桿擠出機中以熔融共混方法配合不同的進料比混合籠形雙環季戊四醇磷酸酯醇（PEPA）和聚酰胺6（PA6）來制備一系列PA6/PEPA復合材料，適當的阻燃劑添加比例可以很大幅度的提高PA6的阻燃性能，為PA6材料的阻燃方面的研究提供了實驗基礎。

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