氮系阻燃剂MCA阻燃尼龙6的机理研究
尼龙6的聚合反应研究
尼龙6的聚合反应研究尼龙6是一种常见的合成纤维，在纺织、塑料制品等领域具有广泛的应用。
它的生产过程主要是通过尼龙6的聚合反应来实现，即将己内酰胺6与适当的化合物进行反应，形成长链分子结构的尼龙6聚合物。
本文将从深度和广度两个标准出发，探讨尼龙6的聚合反应及其相关研究。
一、尼龙的聚合反应1. 己内酰胺6的结构和性质己内酰胺6是尼龙6聚合反应的原料之一，它的结构和性质决定了聚合反应的进行方式和产物性质。
己内酰胺6的化学结构中含有酰胺基和己二酰胺酸基，这些基团之间通过羰基碳原子和酰胺中的氮原子连结，在聚合反应过程中起到重要的作用。
2. 聚合反应的机理尼龙6的聚合反应主要是通过己内酰胺6发生开环聚合反应进行的。
在聚合反应中，己内酰胺6中的酰胺基与己二酰胺酸基自身进行缩合反应，形成聚合物链。
这种开环聚合反应的机理涉及到缩合、转移和开环步骤，这些步骤的进行与反应条件、催化剂的选择以及原料的质量有关。
3. 聚合反应的影响因素尼龙6的聚合反应受到多种因素的影响，包括反应温度、反应时间、催化剂的选择、原料的纯度等。
其中，反应温度和时间对聚合反应的速率和产物的分子量有重要影响；催化剂的选择可以加速聚合反应的进行；原料的纯度则影响着产物的质量和性能。
二、尼龙6聚合反应的研究进展1. 聚合反应动力学聚合反应动力学研究是了解尼龙6聚合反应机理的重要途径之一。
通过研究反应速率、活化能和聚合物分子量等参数，可以揭示聚合反应中各个步骤的特征和影响因素。
已有的研究表明，尼龙6聚合反应的动力学过程复杂，存在多个速率控制步骤。
2. 催化剂的研究催化剂是尼龙6聚合反应中不可或缺的组成部分，它能够促进聚合反应的进行并改善产物的质量和性能。
目前，常用的催化剂包括碱金属盐类、碱土金属盐类以及有机金属络合物等。
研究人员通过改变催化剂的种类和配位结构，探索出更高效、选择性更好的催化剂体系，以满足不同尼龙6应用的需求。
3. 聚合反应的优化和控制聚合反应的优化和控制是实现尼龙6制备的关键环节。
氮系阻燃剂阻燃机理
氮系阻燃剂阻燃机理
氮系阻燃剂是一种常用的阻燃剂，它能够有效地提高材料的阻燃性能。
氮系阻燃剂的阻燃机理主要有以下几个方面：
1. 氮系阻燃剂能够在高温下释放出氮气，形成惰性气氛，从而阻止氧
气与可燃物质的接触，减少燃烧反应的发生。
2. 氮系阻燃剂能够与可燃物质中的自由基发生反应，形成稳定的氮自
由基，从而抑制自由基链反应的发生，减缓燃烧速度。
3. 氮系阻燃剂能够与可燃物质中的活性氢原子发生反应，形成稳定的
氮化合物，从而减少可燃物质的燃烧性能。
4. 氮系阻燃剂能够与可燃物质中的氧化物发生反应，形成稳定的氮氧
化物，从而减少可燃物质的燃烧性能。
综上所述，氮系阻燃剂的阻燃机理主要是通过释放氮气、抑制自由基
链反应、减少可燃物质的燃烧性能等多种方式来提高材料的阻燃性能。
在实际应用中，氮系阻燃剂通常与其他阻燃剂一起使用，以达到更好
的阻燃效果。
MCA阻燃剂
河北金天塑胶新材料有限公司
MCA阻燃剂
MCA为具有油腻感的白色结晶粉末，是一种性能优良基于氮的不含卤素兼有无卤阻燃和润滑性能的多功能助剂。
通过氮/氧系统起作用。
MCA的作用基理是遇高温时脱成炭，具有隔热、隔氧作用，塑料遇火时MCA吸热分解放出惰性气体，稀释氮气及可燃性气体，无燃烧滴漏减少在火焰中的暴露。
与含磷、含卤素阻燃剂相比，MCA阻燃剂具有毒性低、阻燃效率高、适用性强、价格便宜等优势，MCA系无毒无害环保型绿色产品，耐温性能高，热稳定性好，MCA加入合成树脂后，可以得到不退色、不起霜、电性能和机械性能优异的产品。
在橡胶、塑料，特别是在尼龙中适量添加即可起到明显的阻燃作用；热稳定性好，在300℃下长期加热，其热损失很低。
同时，其具有与石墨相似的层状结构和良好的润滑性能，可在高温、高压、高载荷、冲击载荷条件下使用；在高温、高速、低温、低速或温差急剧变化的条件下具有稳定的润滑特性。
MCA可部分取代二硫化钼和聚四氟乙烯，还是一种润滑效果极佳的材料。
性能指标
MCA阻燃剂包装、贮存与运输/Packaging and store in the transportation
●内塑外编覆膜袋，每袋净重25kg。
●本品为非危险品，运输过程防止受潮、雨淋和包装破损。
●贮存在干燥通风的库房内。
尼龙阻燃剂原理的研究
众所周知，尼龙是通用工程塑料中品种最多、用途最广、性能优良的基础树脂。
聚合物材料的使用给人们带来舒适和便利的同时，也带来了巨大的火灾隐患，因为许多聚合物属于易燃。
可燃烧，在燃烧过程中放热量大，传播速度快，同时也产生浓烟和有毒和腐蚀性气体，对人类的生命财产安全带来巨大威胁。
中国近年来的火灾带来巨大的经济损失。
引起火灾的一个重要原因是可燃聚合物材料使用量在工业中的快速增长，因此对聚合物材料的阻燃处理对预防火灾具有十分重要的意义。
PA66属于自熄型聚合物。
但是在电子电器以及建筑领域的广泛使用，对P的阻燃性能的要求很高。
采用玻纤增强的PA66材料在燃烧时容易出现烛芯效应，使材料更容易燃烧。
烛芯效应顾名思义就是像蜡烛燃烧时需要烛芯才能燃烧一样。
蜡烛被点燃时，由于烛芯的存在，产生导流作用，被融化的液体顺着烛芯流向温度高的方向，而烛芯的顶端靠近火焰，温度最高，使液体进而气化燃烧，燃烧发出的热量又促使液体继续向上输送气化燃烧，形成循环。
首先无论是可燃的固体还是液体，燃烧需要三个必不可少的条件:可燃物，氧气，温度。
只有这三个条件符合材料可能燃烧，在这里，又分为不燃：燃料不足或温度不够；闪燃：一定温度，充足燃料，有引火源；自燃：高温，充足燃料。
了解可燃物，需要从材料的分解来分析，可燃烧的材料除了本身是单分子，其它都和聚合物类似。
在高温下，高分子量的聚合物会断裂分解产生低分子量的碎片，低分子量碎片再与氧气作用，参与燃烧。
之所以玻纤的作用对燃烧有促进作用，是因为聚合物表面受热熔融分解。
玻纤类似一个导管，将聚合物熔融分解的液体沿着玻纤向火源或温度高场移动，在玻纤顶端，熔融部分进而在分解成燃烧所需要的可燃物后，在一定温度下达到燃烧的目的，一旦燃烧后，玻纤的吸管效应就更明显。
燃烧提供热量，热量导致聚合物分解产生燃料，从而构成循环。
如果没有烛芯类的条件，聚合物在整个面上要燃烧是十分困难的。
只有适当的阻燃助剂，才能使PA达到阻燃效果，才可以有效地实现其阻燃化。
三聚氰胺氰尿酸盐／聚氨酯复合阻燃剂阻燃PA66的研究
将 ＭＣ Ａ与 Ｔ Ｕ按 一定 比例混 炼一 定时 间后粉 碎 ， Ｐ 与 Ｐ６ Ａ ６及 其 他 助 剂 按 比 例 混 合 ，用 双 螺 杆 挤 出机 （／ Ｌ Ｄ：３ ，西 ＝３ ｌ ） 熔 融 共 混 挤 出 （ 出温 度 ２ ０ｌｑ ｒ ｎ 挤
２ ０— ８ ７ ２ ０℃） 、造粒 、干燥 ，用 精 密 注 塑机 注 射 （ 注
双螺杆 挤 出机 ：Ｓ ３ ，四川 隆 昌化工 机 械 设 备 Ｕ．０
公 司 ；精密 注塑 机 ：ＫＴ Ｃ ０， 国。 ．Ｅ ４ 美 １ ２ 阻燃 Ｐ ６ 样 的制备 ． Ａ ６试
剂 ＿４，无毒无 味 ，与尼 龙 类高 分 子材 料 有 良好 的 相 ３］ ．
容性 和较好 的 阻燃性 能 ＿ Ｊ ５ 。但 ＭＣ Ａ阻燃 Ｐ ６ Ａ ６的 自
熄 时间长 ，抗 熔 滴燃烧 性 能差 ＿ ，样条 燃 烧产生 的 熔 ８ ］
滴会 引燃脱脂 棉 ，不 能通 过 Ｕ ９Ｖ０测试 。 Ｌ４ ．
曾报道 通过 分子 复合 制 备 改性 ＭＣ Ａ并 用 于 聚 酰 胺工 程塑料 的阻燃 ＿ ９ 。本 文将 聚氨酯 （ Ｐ Ｔ Ｕ）与 改 性 ＭＣ Ａ组成 复合 阻燃 剂 阻燃 Ｐ ６ 。利用 Ｔ Ｕ在 材 料 Ａ６ Ｐ
（ 四川 大学高分 子研究所 ，高分子材料 工程 国家重点实验室 ，四川 成都 ６ ０６ ） １０５ 摘要 ：采用三聚氰胺氰尿酸盐（ ｃ ）聚 氨酯 （Ｐ ） Ｍ Ａ／ Ｔ ｕ 复合阻燃 剂阻燃 Ｐ ６ ，解决了单独使用 ＭＣ Ａ６ Ａ阻燃 Ｐ ６ 熔滴引 Ａ６ 燃脱脂棉问题 ，可使 １６Ｈｍ样 条通过 Ｕ ９ Ｖ一０级别 ；研究 了 ＭＣ ／ Ｐ ． ｉ Ｌ４ Ａ Ｔ Ｕ复合阻燃剂阻燃 Ｐ ６ Ａ ６的阻燃机理 ，考察 了阻 燃材料的力学性能 。
MCA阻燃剂MCA产品说明书
●润滑材料 ●净重20kg/包
MCA阻燃剂MCA产品说明书
一、产品简介
二、中和润三聚氰胺氰尿酸盐(melamine cyanurate，MCA)作为氮系阻燃剂产品，是一种环保阻燃剂，具有无卤、低毒、低烟等优点，热稳定性高，在300℃时热损失依然很低。外观为白色结晶状的微细粉末，无臭无味，有滑腻感，难溶于水，可溶于甲醛、乙醇等有机溶剂，具有油性，能较好地分散于油类介质中。MCA作为一种新型高效的添加型阻燃剂，由于其本身的环境友好性，迎合了当今阻燃剂向高效低毒方向发展的潮流，在橡胶、塑料中广泛应用，近年来在国内外受到了广泛的关注。
MCA属于氮系列阻燃剂，在加热过程中，可形成的碳泡沫层对聚合物起保护作用，绝热隔氧。添加了MCA的聚合物，燃烧时的烟密度和毒性气体可以大幅度减少，同时不产生刺激性卤化氢气体。因此MCA被广泛应用了阻燃酚醛树脂，尼龙等材料。
二、性能指标
规格
MCA/MB202
纳米
颗粒
外观
白色粉末
白色粉末
白色颗粒
氰尿酸三聚氰胺/%
≥99.0
≥99.0
≥99.0
水分/%
≤0.2
≤0.2
≤0.3
pH值（50g/L）
5～7.5
5～7.5
5～7.5
灰分/%
≤0.2
≤0.2
≤0.2
白度/%
≥95.0
≥95.0
—粒径（D50）/µm Nhomakorabea≤3≤1
—
三聚氰胺含量/%
≤0.2
≤0.2
≤0.2
氰尿酸含量/%
≤0.3
≤0.3
≤0.3
三、用途：四、包装：
尼龙阻燃
尼龙阻燃目前可用于尼龙（聚酰胺）的阻燃剂种类较多，溴系阻燃剂如十溴联苯醚、十溴联苯乙烷等，磷系阻燃剂如红磷、三聚氰胺、氰脲酸盐（MCA），固体阻燃剂如三氧化二锑、硼酸锌等，一些阻燃剂之间的协同效果。
从使用效果和用量来看，在尼龙阻燃体系中，含卤阻燃剂体系是使用最为广泛的。
含卤阻燃体系中在国外应用比较广泛的是聚溴化苯乙烯，它是二溴苯乙烯的均聚物，具有优异的热稳定性及与尼龙良好的混熔性，且在加工过程中具有良好的流动性，但其光稳定性差且成本较高，在国内并未普及使用；在国内应用比较广泛的是十溴联苯醚，因其溴含量较高、添加量少、阻燃效果好且成本较低，而成为国内众多企业优先选用的最为经济的一类阻燃剂，但是其燃烧时释放出有害气体及有毒物质DPO（即所谓的二恶英）等对人体有极大的伤害性。
近年来，因欧盟RoHS/WEEE指令的颁布，业内的专家学者正致力于寻找实用高效的环保的无卤素阻燃剂。
无卤阻燃体系应用较广的是红磷和三聚氰胺盐类。
但是红磷因其本身带色的缘故只能用于黑色制品，且一般只用于尼龙6中，应用范围极窄；此外应用较为普遍的是三聚氰胺盐类，主要是三聚氰胺脲酸盐和磷酸盐，但是其阻燃效果不佳，添加量大且不能达到较高的阻燃等级，也只能适用于阻燃要求不高的场合。
尼龙的阻燃途径主要有:（1) 在复合过程中加入阻燃添加剂; 即通过机械混合方法,将阻燃剂加入到聚酰胺中,使其获得阻燃性，其优点是使用方便,适用面广,但对聚合物的使用性能有较大影响。
可用于聚酰胺的主要添加型阻燃剂有双(六氯环戊二烯) 环辛烷、多磷酸铵、十溴二苯醚等。
使用添加型阻燃剂是目前尼龙阻燃的主要方法；(2) 在聚合物链上或表面上接枝或键合阻燃基团; 即阻燃剂是作为一种反应单体参加反应,并结合到聚酰胺的主链或侧链上去,使聚酰胺本身含有阻燃成分。
其特点是稳定性好,毒性小,对材料的使用性能影响小,阻燃性持久,是一种较为理想的方法。
但操作和加工工艺复杂,在实际应用中不及添加型阻燃方法普遍。
关于氮系阻燃剂(MCA)在尼龙树脂里的应用情况研究
关于氮系阻燃剂（MCA）在尼龙树脂里的应用情况研究氮系阻燃剂，指含有机的氮氧化合物。
是遇热就能分解放出大量气体的发泡剂，受热后易放出CO2\NO2\H2O等气体，这些不易燃烧的气体阻断了氧的供应。
从而实现了阻燃效果。
MCA学名三聚氰胺氰尿酸络合盐，白色微细粉末，分子量255，含氮量49%，比重1.5，不溶于水及任何有机溶剂，是一种添加型的阻燃剂。
它无毒无臭无味,分解温度高(300℃下很稳定,600℃以上分解),不仅阻燃效果好,而且加工时烟雾小,与高分子材料相容性好,无表面迁移现象。
主要用于尼龙、PBT、PP、环氧树脂、有机硅、聚氨酯、橡胶等高分子材料的阻燃。
其阻燃效好。
据小编所知，目前国内现有MCA规模生产厂家的区域分布情况如下：四川有两家、河北两家、山东三家、浙江一家、湖南两家，加上其他一些约有10多家MCA生产厂。
其中产能最大的是四川省精细化工研究设计院，年产MCA1.5万吨。
分为MCA粉末、无载体MCA颗粒、经过预处理后的高性能MCA等。
据说像罗地亚、汽巴嘉基也是其重要的合作伙伴。
根据网上能查询到的资料，其产品分类如下：为了达到无卤阻燃的环保要求，MCA在实际使用中，树脂中的添加量比较大时，往往才能达到阻燃V-0级；而MCA添加量大了以后，往往又会造成尼龙材料（PA）的机械性能造成不利的影响。
许多用户反映，在经过对多个生产厂家的产品对比使用后发现，四川省精细化工院的MCA产品，在同等配方生产条件下，阻燃V-0级，即使减少MCA的添加量，仍能较好的达到阻燃V0级，同时，对PA材料的机械性能影响是最小的。
并且，在耐温性能上，四川精化院的MCA产品是远优于其他厂家的同类产品的。
加入量8%时，即使不加钛白或增白剂，产品白度都远优于其他同类产品。
真是省钱又省力啊！在以上的这些生产厂家中，四川省精细化工研究设计院的产品更新能力也是最强的；无论是定制化产品，还是通用型产品，其客户应用解决方案也是最丰富的，客户需求的响应速度也是最快的。
阻燃剂的种类及作用机理
磷－卤系阻燃剂、磷－氮系阻燃剂主要是通过磷－卤、磷－氮协同效应作 用达到阻燃目的，具有磷－卤、磷－氮的双重效应，阻燃效果比较好。
2、按组分的不同分
按组分的不同可分无机盐类阻燃剂、有机阻燃剂和有机、无机混合阻燃剂 三种。 无机阻燃剂是目前使用最多的一类阻燃剂，它的主要组分是无机物，应用 产品主要有氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、硼酸等。 有机阻燃剂的主要组分为有机物，主要的产品有卤系、磷酸酯、卤代磷酸 酯等。还有一部分有机阻燃剂用于纺织织物的耐久性阻燃整理，如六溴水 散体、十溴－三氧化二锑阻燃体系，具有较好的耐洗涤的阻燃性能。 有机、无机混合阻燃剂是无机盐类阻燃剂的改良产品，主要用非水溶性的 有机磷酸酯的水乳液，部分代替无机盐类阻燃剂。在三大类阻燃剂中，无 机阻燃剂具有无毒、无害、无烟、无卤的优点，广泛应用于各类领域，需 求总量占阻燃剂需求总量一半以上，需求增长率有增长趋势。
4、 不燃气体窒息作用
阻燃剂受热时分解出不燃气体，将可燃物分解
出来的可燃气体的浓度冲淡到燃烧下限以下。 同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释的作用， 阻止燃烧的继续进行，达到阻燃的作用。
任何燃烧在较短的时间所放出的热量是有限的，如果 能在较短的时间吸收火源所放出的一部分热量，那么火 焰温度就会降低，辐射到燃烧表面和作用于将已经气化 的可燃分子裂解成自由基的热量就会减少，燃烧反应就 会得到一定程度的抑制。在高温条件下，阻燃剂发生了 强烈的吸热反应，吸收燃烧放出的部分热量，降低可燃 物表面的温度,有效地抑制可燃性气体的生成，阻止燃烧 的蔓延。Al(OH)3阻燃剂的阻燃机理就是通过提高聚合 物的热容，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量， 从而提高其阻燃性能。这类阻燃剂充分发挥其结合水蒸 汽时大量吸热的特性，提高其自身的阻燃能力。
尼龙6合成的基本原理
尼龙6合成的基本原理尼龙6，这个名字听起来有点高大上，但其实它背后有个挺有趣的故事。
说到尼龙，大家第一反应可能是它的耐磨、强韧，这可不是空穴来风。
尼龙6的合成过程就像是在做一顿美味的菜肴，虽然听上去复杂，但只要掌握了诀窍，绝对能让你大开眼界，赞不绝口。
先说说原料吧。
尼龙6的“主料”是一个叫做ε己内酰胺的东西，听上去有点像外星人说的话，其实它就是一种环状的化合物。
想象一下，就像一个小圈圈，里面藏着无限的可能。
这个小圈圈一旦打开，就会变成长长的聚合物链。
就像变魔术一样，一瞬间，它就从小小的“圈”变成了大大的“链”，可真是神奇得让人瞠目结舌啊。
然后，这个过程有个特别的名字，叫做开环聚合反应。
想象一下，就像你过生日，朋友们给你围成一圈，唱着“生日快乐”，然后大家一起祝福你，这个圈子就此打开，祝福和欢乐就像聚合物一样延伸开来。
环状的化合物在特定的条件下，像火锅里的食材一样，开始融合、聚集，变得越来越大。
聚合物的长链形成了，就像缠绕在一起的长辫子，简直就是美丽的化学魔法。
这个合成过程就像一场化学的舞会，温度、压力、催化剂都是舞会的DJ，调动着场子的气氛。
温度升高，反应就像被点燃的烟花，绚烂多彩，反应速度加快，链条也越来越长。
催化剂的加入就像是调皮的捣蛋鬼，帮忙加速，推动整个过程。
哎，化学真是个有趣的“聚会”啊，每个元素都在为最终的“作品”贡献自己的力量。
合成尼龙6后的聚合物可不是普通的材料，它的分子结构可复杂了。
长链之间的氢键和范德华力让它变得坚韧无比。
你想啊，拿一根尼龙6的丝线，拉扯一下，绝对不会轻易断掉。
它就像是勇敢的战士，抗击各种外力，任凭风吹雨打，依然坚韧挺拔。
这种特性让尼龙6在日常生活中大放异彩，成为了衣服、绳索、地毯等各种产品的“明星”。
尼龙6的合成过程并不是一帆风顺，有时候也会遇到点小麻烦。
比如，温度控制不当，聚合物可能会变得脆弱，失去原有的光彩。
就像朋友聚会时，如果气氛不对，大家的情绪就会低落，聚会效果大打折扣。
电子电器用MCA阻燃PA66的研制
Ｄ
Ｅ
可以稳定 牵条 挤出， 没有 出现架桥导致难 以 下料 的现象 ， 阻燃条测试时 １ １ ” １３ ” ／ ６ 和 ／ ２ 均出现滴落棉燃现象 可 以稳 定 牵 条 挤 出 ， 有 出现 架 桥 难 以 没 下料 的现象 ， 出的颗粒颜色 比 ＭＣ 造 Ａ Ｄ白
２ ２ ＭＣ 用量 对 Ｐ ６ ． Ａ Ａ ６阻燃效 果的 影响
热 变 形 测 试 仪 ： Ｖ３０ 型 ， 德 精 密 试 验 机 Ｒ 一０ Ａ 承
有 限公 司 。
１３ ． ’试 样制 备
毒性 的 。笔 者将 六种 不 同厂 家 提供 的 ＭＣ 通 过 Ａ
物理方式加入 到 Ｐ ６ Ａ ６材 料 中 Ｊ 对 Ｐ ６ ， Ａ ６进 行 改 性， 筛选 出满 足 Ｐ ６ Ａ ６加工 条件 的 ＭＣ 以提 高材料 Ａ，
摘要
应 用 不 同厂 家的 三 聚 氰 胺 脲 酸 盐 （ Ｃ 阻燃 尼 龙 （ Ａ） ６ 筛选 出满足 Ｐ ６ Ｍ Ａ） Ｐ ６， Ａ ６加 工条 件 的 ＭＣ 考察 了其 Ａ，
用量及表面处理对 Ｐ ６ Ａ ６阻燃性能和 力学性 能的影响 ， 并对 Ｍ Ａ阻燃 Ｐ ６ Ｃ Ａ ６进 行增韧 改性研 究。 结果表 明， Ｅ厂 家
电子式 简支 梁 冲击 试 验机 ： Ｊ －５ 型 ， 德 精 Ｘ Ｃ２ Ｄ 承
密试 验 机有 限公 司 ；
垂 直燃烧 阻燃 测试 仪 ：Ｚ ． ， 京市 江 宁 区 Ｃ Ｆ２型 南
分 析仪 器厂 ；
华但 不 分 解 ， 分 解 温度 为 ４０～４０Ｃ， 一 种 高 其 ４ ５￣ 是
效的 Ｐ Ａ用 添 加 型 阻 燃 剂 ， 本 身 及 分 解 产 物 是低 其
准 ， １３ ” Ｖ０时存 在 不 均 一 的 现 象 ， 燃 烧 过 达 ／２ Ｆ － 且
无卤阻燃增强高流动性尼龙6的研究_宋克东
工 程 塑 料 应 用ENGINEERING PLASTICS APPLICATION第42卷，第10期2014年10月V ol.42，No.10Oct. 201433doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2014.10.008无卤阻燃增强高流动性尼龙6的研究宋克东，胡天辉，邓程方，陈如意，黄安民，邓凯桓(株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲 412007)摘要：采用高流动性尼龙(PA)6为原料，制备了一系列玻璃纤维(GF)增强无卤阻燃PA6材料。
考察了材料配方和挤出工艺对改性材料阻燃性能、力学性能、热性能及熔体流动速率(MFR)的影响，并对其原因进行了分析。
结果表明，与普通PA6相比，高流动性PA6由于熔体黏度低、MFR 高，有利于无卤阻燃剂和GF 在基体材料内的混合和分散，因此在同样配方和工艺条件下，显示出更好的阻燃效果与更优的力学性能。
关键词：无卤阻燃；高流动性尼龙6；挤出工艺中图分类号：TQ323.6 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2014)10-0033-04Study on Halogen-Free Flame Retardant High-Flow Nylon 6Song Kedong ， Hu Tianhui ， Deng Chengfang ， Chen Ruyi ， Huang Anmin ， Deng Kaihuan(Zhuzhou Times New Material Technology Co.， Ltd .， Zhuzhou 412007， China)Abstract ：A series of halogen-free flame retardant nylon(PA) 6 composites reinforced by glass fiber were manufractured using high-flow PA6 as raw materials. The effects of material constituents and extrusion molding technique on the properties of PA6，including flame retardant properties ，mechanical properties and melt flow properties ，were investigated. The results show that compared with universal PA6，high-flow PA6 has low melt viscosity and high melt flow rate ，which favors the dispersion of glass fiber and halogen-free flame retardant in martrix. So high-flow PA6 basic composites have better flame retardant properties and mechanical properties.Keywords ：halogen-free flame retardants ；high flow nylon 6；extrusion molding technique高流动性尼龙(PA)是一种具有高熔体流动速率(MFR)、易加工成型、高强高韧的树脂材料，在汽车和电子零部件等领域拥有广阔的市场应用前景。
氮系阻燃剂的研究及应用概况
【收稿日期】2004-12-16;【修回日期】2005-06-25【作者简介】王海军(1979—),男,河南平顶山人,在读硕士,主要研究方向为环氧树脂的阻燃改性。
氮系阻燃剂的研究及应用概况王海军,陈立新,缪 桦(西北工业大学理学院应用化学系,陕西西安710072) 摘 要:氮系阻燃剂高效且本身及其分解产物低毒,成为当今阻燃剂的发展方向。
文中概述了氮系阻燃剂及氮2磷复合阻燃剂的特点、分类及其阻燃机理,归纳了该阻燃体系在环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、聚乙烯和聚氨酯等体系中的应用概况,并指出了今后的发展方向。
关键词:阻燃剂;含氮化合物;阻燃机理;应用中图分类号:TQ3141248 文献标识码:A 文章编号:1002-7432(2005)04-0036-06The study on nitrogen -Containing flame retardants and its application in plasticsWAN G Hai 2jun ,CHEN Li 2Xin ,M IAO Hua(A pplied Chemist ry Depart ment of Science School ,N orth WesternPalytechnical university ,Xi ’an 710072,Chi na )Abstract :The nitrogen compound was a novel and high efficiency flame retardant for the low toxicity of itself and its decomposer.It ’s the developing direction of flame retardants at present.The characteristic ,type and mechanism of nitrogen compound and combined nitrogen 2phosphorus used as flame retardant were summarized in the paper.The applications of this kind of flame retardant in epoxy resin ,unsaturated resin ,phenolic resin ,polyethylene and polyurethane were also reviewed and the tendency in the future was indicated.K ey w ords :flame retardant ;nitrogen compound ;mechanism ;application 0 引 言传统卤素类阻燃材料如含溴材料具有很高的阻燃性,是目前使用最多的阻燃材料。
mca阻燃剂三聚氰胺结构
mca阻燃剂三聚氰胺结构
三聚氰胺（Melamine）是一种有机化合物，其化学式为C3H6N6。
它由三个氰胺基团（-NH2）连接而成，形成一个环状分子结构。
每
个氰胺基团都与其他两个氰胺基团通过共价键连接，形成一个稳定
的六元环。
MCA（Melamine Cyanurate）是一种常用的三聚氰胺阻燃剂。
它
是三聚氰胺和氰酸脲（Cyanuric Acid）之间的反应产物。
MCA的化
学式为C6H9N9O3，它是由三聚氰胺和氰酸脲按照一定的比例反应而
成的。
MCA阻燃剂具有良好的阻燃性能和热稳定性，广泛应用于塑料、橡胶、纺织品等材料中，以提高其阻燃性能。
MCA在高温下分解，
释放出氮气和无毒的气体，形成炭化物层，有效隔离氧气，达到阻
燃的效果。
从结构上来看，MCA的三聚氰胺部分与纯三聚氰胺相同，都是
由三个氰胺基团连接而成的环状结构。
而氰酸脲部分则与三聚氰胺
通过共价键连接在一起，形成更大的分子结构。
这种结构使得MCA
具有更好的阻燃性能和热稳定性。
总结起来，MCA阻燃剂是由三聚氰胺和氰酸脲反应而成的化合物，具有良好的阻燃性能和热稳定性，广泛应用于各种材料中以提高其阻燃性能。
mca不同加料方式对尼龙66力学性能的影响
第４８卷第１期２０２０年１月塑料工业ＣＨＩＮＡＰＬＡＳＴＩＣＳＩＮＤＵＳＴＲＹＭＣＡ不同加料方式对尼龙６６力学性能的影响武少钰∗ꎬ姚㊀兵ꎬ李姣姣ꎬ廖小晴ꎬ马君豪(江苏金发科技新材料有限公司ꎬ江苏昆山２１５３００)㊀㊀摘要:在双螺杆挤出改性工艺下ꎬ研究了不同的加料方式下三聚氰胺氰尿酸盐(ＭＣＡ)填充尼龙６６材料的弯曲和缺口冲击性能的变化ꎮ对材料进行弯曲㊁冲击试验测试ꎮ结果表明ꎬ侧喂料的弯曲模量比主喂料的结果低以及侧喂料的悬臂梁缺口冲击强度比主喂料的高ꎮ其主要原因是由于一定比例条件下主喂料的分散性较好ꎬ而ＭＣＡ在加工过程以及最后改性材料中呈刚性片状颗粒的状态ꎮ因此ＭＣＡ材料分散越是均匀材料的刚性越好ꎮ另外ＭＣＡ粒子的粒径较大ꎬ因此材料在成型过程中分散越均匀ꎬ材料里面应力缺陷点越多ꎬ导致材料的冲击性能下降ꎮ关键词:三聚氰胺氰尿酸盐ꎻ尼龙６６ꎻ加料方式ꎻ弯曲ꎻ冲击中图分类号:ＴＱ３２０ ６６＋３㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００５－５７７０(２０２０)０１－００６９－０４ｄｏｉ:１０ ３９６９/ｊ ｉｓｓｎ １００５－５７７０ ２０２０ ０１ ０１５开放科学(资源服务)标识码(ＯＳＩＤ):ＥｆｆｅｃｔｏｆＭＣＡＤｉｆｆｅｒｅｎｔＦｅｅｄｉｎｇＭｅｔｈｏｄｓｏｎＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＮｙｌｏｎ６６ＷＵＳｈａｏ￣ｙｕꎬＹＡＯＢｉｎｇꎬＬＩＪｉａｏ￣ｊｉａｏꎬＬＩＡＯＸｉａｏ￣ｑｉｎｇꎬＭＡＪｕｎ￣ｈａｏ(ＪｉａｎｇｓｕＫｉｎｇｆａＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＫｕｎｓｈａｎ２１５３００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｆｌｅｘｕｒａｌａｎｄｎｏｔｃｈｉｍｐａｃｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍｅｌａｍｉｎｅｃｙａｎｕｒｉｃａｃｉｄｓａｌｔ(ＭＣＡ)ｆｉｌｌｅｄｎｙｌｏｎ６６ｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｕｎｄｅｒｄｏｕｂｌｅｓｃｒｅｗｅｘｔｒｕｓｉｏｎｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ.Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｍｏｄｕｌｕｓｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｂｙｓｉｄｅｆｅｅｄｉｎｇｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｂｙｍａｉｎｆｅｅｄｉｎｇａｎｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｂｙｓｉｄｅｆｅｅｄｉｎｇｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｂｅａｍｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｂｙｍａｉｎｆｅｅｄｉｎｇ.ＴｈｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎｉｓｔｈａｔｔｈｅｍａｉｎｆｅｅｄｉｎｇｈａｓｂｅｔｔｅｒｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｕｎｄｅｒｃｅｒｔａｉｎｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓꎬａｎｄｔｈｅＭＣＡｈａｓａｒｉｇｉｄｆｌａｋｙｐａｒｔｉｃｌｅｓｔａｔｅｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｔｈｅｆｉｎａｌｍｏｄｉｆｉｅｄｍａｔｅｒｉａｌ.ＴｈｅｒｅｆｏｒｅꎬｔｈｅＭＣＡｍａｔｅｒｉａｌｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｉｓｍｏｒｅｕｎｉｆｏｒｍꎬｔｈｅｒｉｇｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｃｏｕｌｄｂｅｂｅｔｔｅｒ.ＩｎａｄｄｉｔｉｏｎꎬｄｕｅｔｏｔｈｅｌａｒｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｏｆＭＣＡｐａｒｔｉｃｌｅｓꎬｔｈｅｍｏｒｅｓｔｒｅｓｓｄｅｆｅｃｔｓｉｎｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌａｒｅｄｉｓｐｅｒｓｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｍｏｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓꎬｔｈｅｌｏｗｅｒｔｈｅｉｍｐａｃｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｃｏｕｌｄｂｅｏｂｔａｉｎｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＭｅｌａｍｉｎｅＣｙａｎｕｒａｔｅꎻＮｙｌｏｎ６６ꎻＦｅｅｄｉｎｇＭｏｄｅꎻＢｅｎｄｉｎｇꎻＩｍｐａｃｔ氮系三聚氰胺氰尿酸盐(ＭＣＡ)填充尼龙６６具有较高的力学强度以及热稳定性ꎬ广泛用于电子电器㊁建筑行业等相关领域[１－２]ꎮ这些领域使用的材料一般要求具有一定的阻燃特性ꎮ然而ＰＡ６６树脂本身是可以点燃的ꎬ因此无卤阻燃剂ＭＣＡ填充改性ＰＡ６６后材料具备相应的阻燃性能ꎮ氮系阻燃具有低烟㊁无毒的特点ꎬ符合国家的环保要求ꎮ因此在这些行业中具有广泛的应用[３]ꎮ本文主要是为了研究ＭＣＡ填充阻燃尼龙６６在不同的加工方式下ꎬ材料力学性能有何不同ꎮ从而可以根据客户的需求在配方不变动的前提下指导生产如何产出符合客户技术指标的物料ꎮＭＣＡ本身是白色结晶性固体[４－５]ꎬ之前作为固体润滑剂ꎮ当前的ＭＣＡ制备工艺主要是以三聚氰胺(ＭＡ)和氰尿酸(ＣＡ)为原料ꎬ水作为分散介质在碱金属或者无机酸催化下ꎬ洗涤㊁干燥㊁破碎ꎮＭＡ￣ＣＡ主要是氢键复合反应ꎮＭＡ/ＣＡ都是平面的大分子结构的三嗪类化合物[６]ꎬ分子间通过氢键结合ꎮ因此ＭＣＡ也具有大平面的网络结构ꎮ分子之间主要是氢键连接ꎬ每张 网 之间有范德华力作用ꎬ材料呈现层片状结构ꎮ且ＭＣＡ的熔点在３５０ħꎬ分解温度在４００ħ以上ꎮ尼龙６６物料本身尺寸稳定性较差ꎬ实际改性的过程中会加入玻纤填充或者粉体填充来增加材料尺寸稳定性和加工性能ꎮ同时三聚氰胺盐在树脂基中主要有阻燃的效果ꎬ满足终端产品客户对产品阻燃性能的相关要求ꎮ近年来许多研究者对ＭＣＡ改性尼龙过程中对材料的力学性能的影响进行了相应的研究ꎮ魏珊珊等[７]研究了尼龙６/改性ＭＣＡ复合材料ꎬ加入后对材料的力学性能的影响ꎮ结果显示尼龙６/改性ＭＣＡ复合材料的拉伸强度㊁弯曲强度均比尼龙６/未改性ＭＣＡ复合材料有较大的提高ꎮ在此笔者使用比较试９６ 作者简介:武少钰ꎬ男ꎬ１９９１年ꎬ主要从事工程塑料改性加工研究ꎮｗｕｓｈａｏｙｕ３＠１２６ ｃｏｍ塑㊀料㊀工㊀业２０２０年㊀㊀验法ꎬ对材料加工过程中使用侧喂料[８]以及主喂料两种不同加料方式生产出来的材料的力学性能进行对比分析ꎬ从而了解主㊁侧喂料分别对材料的力学性能的影响所在ꎮ１㊀实验部分１ １㊀主要原材料聚己二酰己二胺:ＰＡ６６ＥＰＲ２７ꎬ深圳市神马化工有限公司ꎻＭＣＡ:分析纯ꎬ四川精细化工ꎻ抗氧剂:ＲＩＡＮＯＸ１０９８ꎬ天津利安隆新材料股份有限公司ꎮ１ ２㊀主要仪器与设备同向双螺杆挤出机:ＴＨＥ－５２ꎬ螺筒内径５２ｍｍꎬ长径比４０/１ꎬ南京欧立ꎻ万能试验机:１０ｋＮＰｒｏ－ＬｉｎｅꎬＺｗｉｃｋ公司ꎻ悬臂梁冲击试验机:ＢＰＩ－５ ５ＣＯＭＣꎬＺｗｉｃｋ公司ꎬＺｗｉｃｋ公司ꎻ扫描电子显微镜(ＳＥＭ):Ｓ－３４００ｎꎬ日立电子ꎻ注塑机:ＰＬ８６０ꎬ宁波海天塑机集团有限公司ꎮ１ ３㊀试样的制备分别使用两种工艺ꎬ主喂料工艺:将ＭＣＡ和树脂混合均匀后从主喂料口加入ꎬ侧喂料工艺:将ＭＣＡ单独从侧喂料口单独加入(侧喂料口:一般在长径比为４０ʒ１的双螺杆的挤出机中从主喂料口数第四㊁六节螺筒处ꎬ本实验的挤出机侧喂料口是在第六节处)ꎬ同配方多批次重复生产挤出物料并取样ꎬ每种工艺取样２５次ꎮ取改性挤出后的物料大约１~１ ５ｋｇ在１４０ħ的烘箱烘干２ｈꎮ取出后对物料进行注塑ꎬ每次抽样打５根冲击样条ꎬ５根弯曲样条ꎮ表１㊀测试样条注塑工艺１)Ｔａｂ１㊀Ｔｅｓｔｉｎｇｂａｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ注塑温度/ħ注射段保压段冷却时背压射嘴一区二区三区四区压力/％流量/％时间/ｓ压力/％流量/％时间/ｓ间/ｓ/ＭＰａ２８０２８０２８０２８０２７５７５７０３６５６０８６０ ５~１ ５注:１)注射段压力和保压段压力百分比分别指的是占据理论最大油缸压力的比例ꎻ流量指单位时间物料经过的体积ꎬ这里指以最大理论流量为基础的占比(理论最大流量＝横截面积ˑ螺杆行程)ꎮ１ ４㊀测试与表征先将注塑后的弯曲样条放置在２３ħ下自然冷却３０ｍｉｎꎬ预处理后对材料进行力学测试ꎬ每次物料测试三次ꎬ结果取均值ꎮ弯曲性能测试:按照ＩＳＯ１７８标准ꎬ长４ｍｍˑ厚宽１０ｍｍꎬ跨距６４ｍｍ的样条以２ｍｍ/ｍｉｎ测试弯曲模量以及弯曲强度ꎮ测试２５组数据ꎬ对数据进行分析ꎮ冲击性能测试:悬臂梁缺口冲击测试按照ＩＳＯ１８０标准ꎬ２３ħꎬＡ型缺口㊁４ｍｍ厚注塑缺口ꎬ测试２５组数据ꎬ对数据进行分析ꎮ采用ＳＥＭ观察冲击断面的ＭＣＡ颗粒分布状况以及颗粒大小ꎮ２㊀结果与讨论２ １㊀对比实验结果一共选取２５组数据ꎬ每组３个作为数据量ꎬ由图１可以看出ꎬ侧喂料的加工工艺生产出来的物料的弯曲模量明显低于主喂料工艺生产出来物料的性能以及主喂料生产出来的物料波动范围相对较小ꎬ可以看出主喂料生产的物料弯曲模量较优ꎮ由表２可以看出ꎬＰ值小于０ ０５ꎮ表示这两种工艺对弯曲模量的影响差异较为显著ꎮ表２㊀主喂料和侧喂料弯曲模量结果双样本Ｔ检验１)Ｔａｂ２㊀ＤｏｕｂｌｅｓａｍｐｌｅＴ￣ｔｅｓｔｏｆｂｅｎｄｉｎｇｍｏｄｕｌｕｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆｍａｉｎｆｅｅｄｉｎｇａｎｄｓｉｄｅｆｅｅｄｉｎｇ工艺样本量Ｎ均值/ＭＰａ标准差侧喂料２５３１５２１４２主喂料２５３４７９１４６Ｔ值＝－８ ０３ꎬＰ值＝０ ０００ꎬ自由度＝４７注:１)差值的９５％置信区间(－４０８ ８ꎬ－２４５ ０)ꎻ差值＝０(与ʂ)的Ｔ检验ꎮ图１㊀不同工艺下ＭＡＣ改性ＰＡ６６弯曲模量对比箱线图Ｆｉｇ１㊀ＢｏｘｄｉａｇｒａｍｏｆｂｅｎｄｉｎｇｍｏｄｕｌｕｓｏｆＰＡ６６ｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙＭＡＣｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓ由图２可以看出ꎬ侧喂料工艺下制备的材料的缺口冲击强度比主喂料工艺下的高ꎬ说明材料的侧喂料工艺对于材料的缺口冲击性能提升是有明显的帮助ꎮ０７第４８卷第１期武少钰ꎬ等:ＭＣＡ不同加料方式对尼龙６６力学性能的影响图２㊀主喂料和侧喂料缺口冲击强度对比箱线图Ｆｉｇ２㊀Ｂｏｘｄｉａｇｒａｍｏｆｉｍｐａｃｔｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｍａｉｎｆｅｅｄａｎｄｓｉｄｅｆｅｅｄｇａｐ表３㊀主喂料和侧喂料缺口冲击强度结果双样本Ｔ检验１)Ｔａｂ３㊀ＤｏｕｂｌｅｓａｍｐｌｅＴ￣ｔｅｓｔｏｆｉｍｐａｃｔｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｒｅｓｕｌｔｓｏｆｍａｉｎｆｅｅｄｉｎｇａｎｄｓｉｄｅｆｅｅｄｉｎｇ工艺样本量Ｎ均值/ｋＪ ｍ－２标准差侧喂料２５５ ３４０ ５４主喂料２５４ ２８０ ４４Ｔ值＝７ ５２ꎬＰ值＝０ ０００ꎬ自由度＝４７注:１)差值的９５％置信区间(０ ７７６ꎬ１ ３４４)ꎻ差值＝０(与ʂ)的Ｔ检验ꎮ由表３可以看出ꎬ双样本ｔ检验之间主喂料和侧喂料之间的差值大约为１ ０６ｋＪ/ｍ２ꎮ材料的Ｐ值<０ ０５材料之间有明显的差异性ꎮ说明材料的主喂料侧喂料对材料的缺口冲击性能影响较大ꎮ２ ２㊀分析不同喂料工艺对材料力学性能的影响材料通过同向双螺杆的塑化㊁混合㊁输送㊁分散等一系列过程挤出造粒ꎮ１－双头双线螺纹元件ꎻ２㊁６－反向捏合块ꎻ３㊁４－中性或正向捏合块ꎻ５－正向捏合块ꎻⅠ－熔融塑化段ꎬ其中有剪切作用ꎻⅡ－物料充分混合剪切段ꎻⅢ－剪切ꎻ充分混合建压ꎬⅣ－将气体排出后建压将物料稳定挤出ꎮ图３㊀可同时进行填充㊁增强㊁增韧的同向双螺杆挤出机螺杆元件组合示意图[８]Ｆｉｇ３㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｓｃｒｅｗｅｌｅｍｅｎｔｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｃｏｒｏｔａｔｉｎｇｔｗｉｎｓｃｒｅｗｅｘｔｒｕｄｅｒｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｆｉｌｌｅｄꎬｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄａｎｄｔｏｕｇｈｅｎｅｄａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ由图３可以看出ꎬ设备的侧喂料是在螺筒的第３~５节开始喂料ꎮ侧喂料的优点在于通过计量秤将粉体/玻纤稳定地喂进螺筒以避免在高混机里面混料不均匀而导致异常ꎬ一般针对粉体较多的配方ꎮ主喂料的优点是在保证混合料均匀的前提下多经过一个塑化段ꎬ增强了粉体在材料里面的分散ꎮ正常的ＭＣＡ改性ＰＡ６/ＰＡ６６的配方中ＭＣＡ组份在９％~１５％之间[９]ꎬ即可确保Ｖ－０的阻燃效果ꎮ这样的粉体比例下可以确保主喂料混合料的均匀性ꎮ由以上的两个实验可以看出在确保主喂料混合料混合均匀的前提下ꎬ材料的弯曲性能在主喂料的情况下优于侧喂料的弯曲性能ꎮ材料的缺口冲击性能是主喂料低于侧喂料工艺ꎮＭＣＡ熔点是３５０ħꎬ因此ＭＣＡ分散在ＰＡ６６树脂基体的过程中是以刚性粒子的状态存在[１０]ꎮ厂家提供的粒子５０％的粒径在３μｍ左右ꎮ在塑化的过程中会和ＰＡ６６之间的分子链形成一定数量的氢键因此材料的刚性会有所增加ꎮ另外材料采用主喂料工艺ꎬＭＣＡ分散较侧喂料工艺要好ꎬ但由于ＭＣＡ粒子经过多一段的剪切相对粒径会减小ꎬ且不至于达到纳米级别ꎬ因此在材料中形成了应力缺陷点导致材料的冲击性能降低ꎮ同时也是因为使用侧喂料工艺时ＭＣＡ分散没有主喂料工艺好ꎬ那么使用侧喂工艺加工的改性树脂里面应力缺陷点数相对较少ꎬ从而冲击性能相对较好ꎮ２ ３㊀材料形态表征２ ３ １㊀ＭＣＡ原材料形态表征图４㊀ＭＣＡ形态表征Ｆｉｇ４㊀ＭｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＭＣＡ由图４的ＭＣＡ材料表面形态来看ꎬ材料是棱柱状的颗粒长度在３~５μｍꎬ柱状截面１~２μｍꎮ从表征的分布来看粒径有大有小ꎬ主要呈现是微米级的ꎮ材料也并非是有规律的颗粒状物料ꎮ材料在加工过程中通过螺杆的剪切将粒子剪切破碎为小的片状颗粒ꎬ然后分散在树脂基体当中ꎬ同样也是以刚性粒子的状态存在ꎮ因此材料在树脂基体中分散后会以小的片状颗粒状的形态存在ꎮ２ ３ ２㊀冲击断面表征由图５可以看出ꎬＭＣＡ粒子在经过主喂料后相对于侧喂料的粒子要小ꎬ同时在图６ｂ也可以看出ꎬ１７塑㊀料㊀工㊀业２０２０年㊀㊀主喂料的情况下粒子较图６ａ粒子粒径较小ꎮ由图６冲击样条断面粒子分布表征可以看出侧喂料条件下粒子颗粒较大ꎬ分布较散ꎬ主喂料工艺下材料的粒子更碎ꎬ绝大部分是１μｍ左右的片状粒子且分布更均匀ꎬ增加了基体中应力缺陷点ꎬ也增加了材料的刚性ꎬ佐证了笔者所述的主喂料材料弯曲模量较好ꎬ侧喂料冲击性能较好ꎮａ－侧喂料工艺ｂ－主喂料工艺图５㊀侧喂料和主喂料工艺冲击样条断面形态表征Ｆｉｇ５㊀Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｉｍｐａｃｔｓｐｌｉｎｅｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｉｎｓｉｄｅｆｅｅｄｉｎｇａｎｄｍａｉｎｆｅｅｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓａ－侧喂料工艺ｂ－主喂料工艺图６㊀侧喂料和主喂料工艺冲击样条断面粒子分布表征Ｆｉｇ６㊀Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｉｍｐａｃｔｓｐｌｉｎｅｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｉｎｓｉｄｅｆｅｅｄｉｎｇａｎｄｍａｉｎｆｅｅｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓ３㊀结论１)在主喂料和侧喂料两种不同的生产工艺下ＭＣＡ改性ＰＡ６６产品的弯曲模量和缺口冲击性能有明显的变化ꎮ２)弯曲模量:在主喂料情况下ꎬ作为刚性粒子在树脂基体内分散更加均匀ꎬＭＣＡ层状结构被剪切的更小ꎬ比表面积更大ꎬ有更多氢键的作用力ꎬ因此材料的刚性更大ꎮ且相对侧喂料更加稳定ꎮ３)冲击强度:侧喂料结果比主喂料好ꎬ主要是ＭＣＡ粒径较大３~５μｍꎬ容易形成应力集中点ꎬ而且主喂料的ＭＣＡ多经过一段剪切后ＭＣＡ分布的粒径相对变小ꎬ在树脂基体中分布更多ꎬ类似于矿物填充ꎬ导致材料的应力缺陷点增多ꎬ因此材料的冲击性能降低ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]ＨＵＺꎬＣＨＥＮＬꎬＬＩＮＧＰꎬｅｔａｌ.Ｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎｏｆｇｌａｓｓ￣ｆｉｂｒｅ￣ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｏｌｙａｍｉｄｅ６ｂｙａｎｏｖｅｌｍｅｔａｌｓａｌｔｏｆａｌｋｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｉｃａｃｉｄ[Ｊ].ＰｏｌｙｍＤｅｇｒａｄＳｔａｂꎬ２０１１ꎬ９６(９):ｌ５３８－１５４５.[２]杨业昕ꎬ李迎春ꎬ王盼ꎬ等.无机填料对ＰＡ６/ＭＣＡ阻燃复合材料性能的影响[Ｊ].工程塑料应用ꎬ２０１５(１１):１２４－１２８.ＹＡＮＧＹＸꎬＬＩＹＣꎬＷＡＮＧＰꎬｅｔａｌ.ＥｆｆｅｃｔｏｆｉｎｏｒｇａｎｉｃｆｉｌｌｅｒｓｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＡ６/ＭＣＡｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｃｏｍ￣ｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＥｎｇＰｌａｓｔＡｐｐｌꎬ２０１５(１１):１２４－１２８.[３]张吉鲁ꎬ何杰ꎬ李学ꎬ等.改性尼龙６６开发现状及应用研究[Ｊ].工程塑料应用ꎬ２０００ꎬ２８(５):１９－２１.ＺＨＡＮＧＪＬꎬＨＥＪꎬＬＩＸꎬｅｔａｌ.Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉ￣ｃａｔｉｏｎｏｆｍｏｄｉｆｉｅｄｎｙｌｏｎ６６[Ｊ].ＥｎｇＰｌａｓｔＡｐｐｌꎬ２０００ꎬ２８(５):１９－２１.[４]ＬＵＣꎬＧＡＯＸＰꎬＹＡＮＧＤꎬｅｔａｌ.Ｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｃｙｏｆｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ/ｎｙｌｏｎ￣６ｂｌｅｎｄｓｗｉｔｈｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｏｆｃｌａｙａｔｔｈｅｉｎ￣ｔｅｒｆａｃｅ[Ｊ].ＰｏｌｙｍＤｅｇｒａｄＳｔａｂꎬ２０１４ꎬ１０７:１０－２０.[５]ＨＯＲＡＣＥＫＨꎬＧＲＡＢＮＥＲＲ.Ａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄ￣ａｎｔｓｂａｓｅｄｏｎｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｍｐｏｕｎｄｓ[Ｊ].ＰｏｌｙｍＤｅｇｒａｄＳｔａｂꎬ１９９６(５４):２０５－２１５.[６]杨淑兰ꎬ肖继君.阻燃润滑剂三聚氰胺氰尿酸盐的合成[Ｊ].河北省科学院学报ꎬ２０００ꎬ１７(４):２１９－２２３.ＹＡＮＧＳＬꎬＸＩＡＯＪＪ.Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｍｅｌａｍｉｎｅｃｙａｎｕｒａｔｅａｓａｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｌｕｂｒｉｃａｎｔ[Ｊ].ＪＨｅｂｅｉＡｃａｄＳｃｉꎬ２０００ꎬ１７(４):２１９－２２３.[７]魏珊珊ꎬ姚峰ꎬ刘亦武ꎬ等.尼龙６/改性ＭＣＡ复合材料的力学性能研究[Ｊ].矿冶工程ꎬ２００９ꎬ２９(３):８８－９０ꎬ９９.ＷＥＩＳＳꎬＹＡＯＦꎬＬＩＵＹＷꎬｅｔａｌ.Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｎｙｌｏｎ６/ｍｏｄｉｆｉｅｄｍｅｌａｍｉｎｅｃｙａｎｕｒａｔｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＭｉｎｉｎｇＭｅｔａｌｌＥｎｇꎬ２００９ꎬ２９(３):８８－９０ꎬ９９.[８]魏文义.同向平行双螺杆挤出机喂料系统的现状与发展[Ｊ].工程塑料应用ꎬ２００２(１１):５３－５５.ＷＥＩＷＹ.Ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｆｅｅｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｃｏｒｏｔａｔｉｎｇｔｗｉｎｓｃｒｅｗｅｘｔｒｕｄｅｒ[Ｊ].ＥｎｇＰｌａｓｔＡｐｐｌꎬ２００２(１１):５３－５５.[９]刘志刚ꎬ杨云波.同向双螺杆挤出机螺杆元件组合及其应用[Ｊ].工程塑料应用ꎬ２００１(１):３３－３５.ＬＩＵＺＧꎬＹＡＮＧＹＢ.Ｓｃｒｅｗｅｌｅｍｅｎｔｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｃｏｒｏｔａｔｉｎｇｔｗｉｎｓｃｒｅｗｅｘｔｒｕｄｅｒ[Ｊ].ＥｎｇＰｌａｓｔＡｐｐｌꎬ２００１(１):３３－３５.[１０]董文杰ꎬ童嘉琦ꎬ岳琴.尼龙基ＭＡＣ母粒的制备及其在阻燃尼龙中的应用[Ｊ].工程塑料应用ꎬ２０１７(１１):４０－４５.(下转第９９页)２７第４８卷第１期杨海民ꎬ等:水滑石对ＭＣＡ阻燃ＰＡ６性能的影响ＭＣＡ阻燃ＰＡ６复合材料燃烧过程分析如图４所示ꎮ如图４所示ꎬ未添加水滑石的ＭＣＡ阻燃ＰＡ６复合材料在初次燃烧后ꎬ燃烧区域出现稀少的起泡ꎮ当水滑石添加量为５％时ꎬ材料初次燃烧后ꎬ燃烧区域的起泡明显增多ꎮ而当水滑石含量为１０％以上时ꎬ燃烧区域出现大量起泡ꎬ并且燃烧区域出现了膨胀ꎮ结果表明ꎬＭＣＡ阻燃ＰＡ６复合材料的阻燃机理包含了气相稀释阻燃作用机理ꎬ这一结论有研究曾经报道过[５－６]ꎮ但本研究发现ＭＣＡ阻燃ＰＡ６的气相阻燃作用并不理想ꎬ即ＭＣＡ分解释放的小分子挥发物对降低燃烧区域周围氧气浓度的作用有限ꎮ而水滑石的加入可在燃烧全程不断释放可挥发小分子ꎬ有效降低燃烧区域周围氧气浓度ꎬ在ＭＣＡ阻燃ＰＡ６的燃烧过程中起到良好的协效阻燃作用ꎮ３㊀结论１)随着水滑石质量分数从０增加到１５％ꎬＭＣＡ阻燃ＰＡ６复合材料的拉伸强度和弯曲强度呈先增大后减小的趋势ꎬ当水滑石质量分数为５％时ꎬ材料的力学性能达到最佳值ꎮ２)与未添加水滑石相比ꎬ加入水滑石后的ＭＣＡ阻燃ＰＡ６复合材料的热稳定性有所降低ꎬ当水滑石质量分数为５％时ꎬ材料的起始分解温度(Ｔ５％)从２８８ ６ħ下降到２７６ ３ħꎬ且最大分解温度(Ｔｍａｘ１和Ｔｍａｘ２)也有所下降ꎮ３)随着水滑石质量分数从０增加到１５％ꎬＭＣＡ阻燃ＰＡ６复合材料的极限氧指数从３２％提高到３６％ꎬ材料的防火性能也得到了显著的提升ꎮ水滑石在ＭＣＡ阻燃ＰＡ６材料的燃烧过程中起到明显的协效作用ꎬ即水滑石在燃烧过程中吸热分解ꎬ同时释放出水和二氧化碳降低燃烧区域氧浓度ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]刘渊ꎬ王琪ꎬ胡付余.改性三聚氰胺氰尿酸盐阻燃剂ＰＡ６的研究[Ｊ].高分子材料科学与工程ꎬ２００４ꎬ２０(３):２２０－２２３.ＬＩＵＹꎬＷＡＮＧＱꎬＨＵＦＹ.ＳｔｕｄｉｅｓｏｎｍｏｄｉｆｉｅｄＭＣＡｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔＰＡ６[Ｊ].ＰｏｌｙｍＭａｔｅｒＳｃｉＥｎｇꎬ２００４ꎬ２０(３):２２０－２２３.[２]董文杰ꎬ童嘉琦ꎬ岳琴.尼龙基ＭＣＡ母粒的制备及其在阻燃尼龙的应用[Ｊ].工程塑料应用ꎬ２０１７ꎬ４５(１１):４０－４５.ＤＯＮＧＷＪꎬＴＯＮＧＪＱꎬＹＵＥＱ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｎｙｌｏｎ￣ｂａｓｅｄＭＣＡｍａｓｔｅｒｂａｔｃｈａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｎｙｌｏｎ[Ｊ].ＥｎｇＰｌａｓｔＡｐｐｌꎬ２０１７ꎬ４５(１１):４０－４５. [３]杨业昕ꎬ李迎春ꎬ王盼ꎬ等.滑石粉对ＰＡ６/ＭＣＡ体系阻燃性能的影响[Ｊ].塑料科技ꎬ２０１６ꎬ４４(１):６４－６８.ＹＡＮＧＹＸꎬＬＩＹＣꎬＷＡＮＧＰꎬｅｔａｌ.ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｔａｌｃｏｎｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＡ６/ＭＣＡｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].ＰｌａｓｔＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌꎬ２０１６ꎬ４４(１):６４－６８.[４]张治青ꎬ廖梦尘ꎬ曾虹燕ꎬ等.水滑石阻燃剂热相变行为及其热力学分析[Ｊ].光谱学与光谱分析ꎬ２０１５ꎬ３５(１):１４－１８.ＺＨＡＮＧＺＱꎬＬＩＡＯＭＣꎬＺＥＮＧＨＹꎬｅｔａｌ.Ｐｈａｓｅｔｒａｎ￣ｓｉｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒａｎｄｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｙｄｒｏｔａｌｃｉｔｅｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔ[Ｊ].ＳｐｅｃｔｒｏｓｃＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌꎬ２０１５ꎬ３５(１):１４－１８.[５]彭治汉ꎬ邓向阳.氮系阻燃剂ＭＣＡ阻燃尼龙６的机理研究[Ｊ].高分子材料科学与工程ꎬ１９９８(４):１０７－１０９.ＰＥＮＧＺＨꎬＤＥＮＧＸＹ.Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｍｏｆｆｉｒｅｒｅｔａｒｄｅｄｎｙｌｏｎ６ｗｉｔｈｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｆｉｒｅｒｅｔａｒｄａｎｔＭＣＡ[Ｊ].ＰｏｌｙｍＭａｔｅｒＳｃｉＥｎｇꎬ１９９８(４):１０７－１０９. [６]ＬＥＶＣＨＩＮＫＳＶꎬＬＥＶＣＨＩＮＫＧＦꎬＢＡＬＡＢＡＮＯＶＩＣＨＡＩ.Ｍｅｃｈａｎｉｓｔｉｃｓｔｕｄｙｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｔｈｅｒｍａｌｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｕｒｏｆｎｙｌｏｎ６ｗｉｔｈａｄｄｅｄｈａｌｏｇｅｎ￣ｆｒｅｅｒｅｔａｒｄａｎｔ[Ｊ].ＰｏｌｙｍＤｅｇｒａｄＳｔａｂꎬ１９９６ꎬ５４:２１７－２２２.(本文于２０１９－０９－０４收到)㊀(上接第６８页)[１２]赵明娟ꎬ赵龙志ꎬ李娜ꎬ等.基于Ｍｏｌｄｆｌｏｗ的汽车扣手盖注射成型流动分析[Ｊ].中国塑料ꎬ２００９ꎬ２３(１１):７５－７９.ＺＨＡＯＭＪꎬＺＨＡＯＬＺꎬＬＩＮꎬｅｔａｌ.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｉｎｊｅｃ￣ｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇｆｌｏｗｏｆｉｎｎｅｒｄｅｃｏｒａｔｉｏｎｂｕｔｔｏｎｌｉｄｓｂａｓｅｄｏｎＭｏｌｄｆｌｏｗ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｌａｓｔꎬ２００９ꎬ２３(１１):７５－７９.(本文于２０１９－０９－１７收到)㊀(上接第７２页)ＤＯＮＧＷＪꎬＴＯＮＧＪＱꎬＹＵＥＱ.ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｎｙｌｏｎｂａｓｅｄＭＡＣｍａｓｔｅｒｂａｔｃｈａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｎｙｌｏｎ[Ｊ].ＥｎｇＰｌａｓｔＡｐｐｌꎬ２０１７(１１):４０－４５.(本文于２０１９－０９－１９收到)９９。
关于氮系阻燃剂(MCA)在尼龙树脂里的应用情况研究
关于氮系阻燃剂（MCA）在尼龙树脂里的应用情况研究氮系阻燃剂，指含有机的氮氧化合物。
是遇热就能分解放出大量气体的发泡剂，受热后易放出CO2\NO2\H2O等气体，这些不易燃烧的气体阻断了氧的供应。
从而实现了阻燃效果。
MCA学名三聚氰胺氰尿酸络合盐，白色微细粉末，分子量255，含氮量49%，比重1.5，不溶于水及任何有机溶剂，是一种添加型的阻燃剂。
它无毒无臭无味,分解温度高(300℃下很稳定,600℃以上分解),不仅阻燃效果好,而且加工时烟雾小,与高分子材料相容性好,无表面迁移现象。
主要用于尼龙、PBT、PP、环氧树脂、有机硅、聚氨酯、橡胶等高分子材料的阻燃。
其阻燃效好。
据小编所知，目前国内现有MCA规模生产厂家的区域分布情况如下：四川有两家、河北两家、山东三家、浙江一家、湖南两家，加上其他一些约有10多家MCA生产厂。
其中产能最大的是四川省精细化工研究设计院，年产MCA1.5万吨。
分为MCA粉末、无载体MCA颗粒、经过预处理后的高性能MCA等。
据说像罗地亚、汽巴嘉基也是其重要的合作伙伴。
根据网上能查询到的资料，其产品分类如下：为了达到无卤阻燃的环保要求，MCA在实际使用中，树脂中的添加量比较大时，往往才能达到阻燃V-0级；而MCA添加量大了以后，往往又会造成尼龙材料（PA）的机械性能造成不利的影响。
许多用户反映，在经过对多个生产厂家的产品对比使用后发现，四川省精细化工院的MCA产品，在同等配方生产条件下，阻燃V-0级，即使减少MCA的添加量，仍能较好的达到阻燃V0级，同时，对PA材料的机械性能影响是最小的。
并且，在耐温性能上，四川精化院的MCA产品是远优于其他厂家的同类产品的。
加入量8%时，即使不加钛白或增白剂，产品白度都远优于其他同类产品。
真是省钱又省力啊！在以上的这些生产厂家中，四川省精细化工研究设计院的产品更新能力也是最强的；无论是定制化产品，还是通用型产品，其客户应用解决方案也是最丰富的，客户需求的响应速度也是最快的。
不同MCA用量对MCA阻燃尼龙66的影响
不同MCA用量对MCA阻燃尼龙66的影响金雪峰; 胡泽宇; 丁超; 郑一泉【期刊名称】《《广州化工》》【年(卷),期】2019(047)004【总页数】3页(P58-60)【关键词】MCA; 尼龙66; 黄变; TGA【作者】金雪峰; 胡泽宇; 丁超; 郑一泉【作者单位】金发科技股份有限公司产品研发中心塑料改性与加工国家工程实验室广东广州 510520【正文语种】中文【中图分类】TQ323.6尼龙66(PA66)是一种性能优良的工程塑料，但易燃烧，在电子电气等领域的应用需要提升其阻燃性能，因此对 PA66进行阻燃改性具有重要意义。
三聚氰胺氰尿酸(MCA)是一种氮系阻燃剂，对PA 类材料的阻燃效果突出[1-4]，其阻燃机理为：MCA 于350 ℃升华吸热并分解成三聚氰胺及氰尿酸，后者催化 PA 降解为低聚物，并以熔滴形式脱离燃烧区域，向环境转移大量热量，三嗪环进一步分解释放氨气等惰性气体，稀释空气中的氧浓度而抑制燃烧。
笔者主要研究了不同MCA用量对MCA阻燃尼龙66的微观性能(SEM、TGA、DSC)与宏观性能(耐黄变性能、阻燃性能、熔体流动性能、密度)的关系。
1 实验1.1 原材料PA66树脂：PA66 EP-158，浙江华峰新材料股份有限公司；MCA：MCA-01，四川精细化工研究院。
1.2 主要仪器设备同向双螺杆挤出机，南京瑞亚高聚物装备有限公司；注塑机，南京瑞亚高聚物装备有限公司；EAT-216精密热老化烘箱，台湾巨孚有限公司；X-rite CE 7000A测色仪，理宝科技有限公司；S-3400N型SEM，日立电子；DSC 204 F1 型DSC，德国NETZSCH公司；TG 209 F1型TGA，德国Netzsch公司；HVUL2型垂直燃烧测试仪，阿特拉斯材料测试技术有限责任公司。
1.3 样品制备表1 不同MCA用量阻燃PA66配方Table 1 The fomulation of different MCA content on MCA flame retardant Nylon 66 (%)编号PA66 EP-158MCA-01加工助剂1#99.40-0.602#93.406.000.603#89.4010.000.604#84.4015.000.605#79.4020.000.60 按表1称取干燥后的PA66、MCA和加工助剂，混合均匀后挤出、水冷、风干和切粒。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
V o l.14高分子材料科学与工程N o.4 1998年7月PO LYM ER M A T ER I A LS SC I EN CE AND ENG I N EERI NG Ju l.1998氮系阻燃剂MCA阻燃尼龙6的机理研究彭治汉 邓向阳*(岳阳石油化工总厂研究院,岳阳,414014)摘要 采用热失重(T G)、差热分析(D T A)等热分析方法和红外光谱热示踪法研究了氮系阻燃剂M CA对尼龙6热氧降解行为的影响及其作用本质。
结果表明M CA改变了尼龙6热氧降解的历程,促进尼龙6直接碳化分解而达到阻燃目的。
这一研究结果否定了藤野文雄建立的“升华吸热”的物理阻燃机制,提出了M CA凝聚相催化碳化膨胀的阻燃机理,为该M CA的深度应用和工业化生产奠定了理论基础。
关键词 氮系阻燃剂M CA,阻燃尼龙6,膨胀,阻燃机理 氮系阻燃剂M CA(以下简称M CA)是一种新型高效的聚酰胺用添加型阻燃剂,由于其本身及分解产物的低毒性,迎合了当今阻燃剂向高效低毒方向发展的潮流,近年来在国内外受到了广泛的研究和应用。
关于其阻燃机理,藤野文雄认为是“升华吸热”的物理阻燃方式,即通过M CA的“升华吸热”降低聚合物材料的表面温度并隔绝空气而达到阻燃的目的[1],这种观点已时常被认可[2]。
从阻燃剂对聚合物材料阻燃作用机制是制约或延缓聚合物热氧降解行为这一基本特征出发,我们采用热分析方法研究了M CA对尼龙6树脂的阻燃机理。
研究结果表明,M CA对尼龙6的阻燃作用在于它改变了尼龙6热氧降解的历程,即两者相互作用使表面形成碳化膨胀层。
由此提出了M CA阻燃尼龙6的阻燃作用是凝聚相催化碳化膨胀和气相稀释阻燃的作用机理。
1 实验部分1.1 试验材料尼龙6树脂:工业Ⅱ型,相对粘度≥3.0,上海塑料制品十八厂产品。
M CA:岳阳石油化工总厂研究院试制。
1.2 挤出造粒尼龙6树脂在110℃真空干燥8h后,与M CA 及少量分散助剂按一定配方混料,在ZSK-30双螺杆挤出机上于240～260℃挤出造粒,再干燥注塑制成样条,按U L-94测试标准检测阻燃性能达到V-0级。
1.3 热重分析取样条切片,用DU PONG1090热分析天平测试。
气氛为80m L/m in的空气,以10℃/m in的升温速率从室温升至600℃。
1.4 热氧降解红外光谱将样条切片置于小瓷舟,在已恒定温度的马弗炉中热处理2～5m i n,观察样品变化并用PE973型红外光谱仪测试处理过的样品的红外光谱图。
1.5 差热分析取样条切片用DT-39B型差热分析仪测试,气氛为80m L/m i n的空气,以5℃/m in速率从室温升至600℃。
2 结果与讨论M CA的热失重和差热分析结果如F ig.1。
TGF ig.1 TG and DT A curves o fMCA收稿日期:1996-02-28 *参加本项工作的还有冯美平、伍仟新、程茵、龚军、肖玉莲、张西华等同志 联系人及第一作者:彭治汉,男,35岁,博士生,高级工程师.曲线上M CA 的热失重在400～440℃温区,DTA 曲线相应在430℃附近出现1个很强的吸热峰,即M CA 的升华吸热峰。
尼龙6和M CA 阻燃尼龙6的热失重和差热分析结果见F ig .2和F ig .3。
F i g .2 TG curves of ny l on -6and fire retarded nylon -6w ithMCAa:ny l on -6;b :fire re tard ed ny l on -6w ith M CA.F i g .3 DTA curves of ny lon -6and f i re retarded ny lon -6w ithM CAa andb sa m e as i n F i g .2. 从TG 曲线可以看出,M CA 阻燃尼龙6的初始分解温度比纯尼龙6样品要低50℃,表明M CA 降低了尼龙6的热稳定性。
M CA 阻燃尼龙6在340～370℃有1个急剧失重的过程,这与纯尼龙样品大不相同。
这个温区也远低于F i g .1中M CA 的热失重温区,因而不可能发生M CA 单纯升华失重的物理过程。
这种急剧失重过程只能是M CA 与尼龙6的相互作用而导致催化分解的化学过程。
F ig .3的DTA 曲线中,两个样品在220℃左右的吸热峰是尼龙6的相变吸热峰。
与F i g .2TG 曲线十分吻合的是,M CA 阻燃尼龙6在350℃附近出现了1个很强的吸热峰,对应于催化分解的化学过程,纯尼龙6试样则无此峰。
为了进一步探讨这种碳化机制,我们对尼龙6和M CA 阻燃尼龙6分别作了红外光谱热示踪试验。
将样品在空气气氛中热氧处理,发现M CA 阻燃尼龙6在350～400℃温区受热时表面严重碳化并且膨胀发泡。
说明M CA 阻燃尼龙6的分解是直接碳化分解机制,而不是链断裂方式降解为易燃的烃类物质。
其结果如F ig .4和F i g .5。
F i g .4 I R s pectru m o f ny l on -6t hat hea ted or nota :no h eat trea t m en t ;b :h eat trea t m en t at 330℃for 5m i n i n th e air ;c :heat treat m en t at 390℃fo r 2m i n in th e air ;b:h eat treat m en t a t 390℃fo r 5m in i n the air .F i g.5 I R spectru m o f fire retarded ny lon -6w ith M CA that heate d or nota ,b,c ,d sam e as i n F i g.4. 由F ig .4可知,纯尼龙6样品随热处理温度的升高,其热降解行为逐渐加剧,产生了1740c m -1处的尼龙6解聚分解终端基团-C (O )-NH 2的特征吸收,并有所增强。
F ig .5中M CA 阻燃尼龙6随着热处理温度升高,未见解聚终端基团-C (O )-NH 2的特征吸收出现,再次证明了M CA 使尼龙6从解聚分解变为直接碳化分解。
从F ig .5还可以看到,随着热处理的进程,M CA 阻燃尼龙6中1741c m -1、1781c m -1处的M CA 特征吸收峰逐渐消失,却可看见明显的2246c m -1的-C ≡N 吸收峰,说明M CA 的三嗪环已被彻底打开。
这不但证明M CA 不是升华的物理变化,而且说明M CA 在催化尼龙6分解的同时,其本身也发生了分解碳化。
正因如此,F ig .2中M CA 分解殆尽后,两条热失重曲线又趋一致。
108高分子材料科学与工程1998年 上述结果说明M CA 的阻燃作用在于M CA 改变了尼龙6的热氧降解历程,使之快速直接碳化形成不燃性的碳质,这些碳质因膨胀发泡作用而覆盖在材料表面形成薄层,隔断了氧气的界面接触,从而有力地抑制了材料的继续燃烧。
此外,分解产生的水、氮气等不燃性气体通过发泡作用使材料变成膨胀体,大大降低了热传导性,也有利于材料离火自熄。
综上所述,M CA 阻燃机理并非简单的“升华吸热”的物理过程,而是凝聚相中M CA 与尼龙6相互催化直接碳化膨胀机理。
M CA 在阻燃过程中同时表现促进碳化和发泡双重功能。
这一研究结果为M CA 日后的工业应用具有良好的理论指导作用。
致谢:本院物化室廖玉贞、樊芬咸、曾曙等配合完成了红外光谱和热分析等测试工作,在此一并致谢。
参考文献1 藤野文雄.昭56-1517542 季敬钟(J i Jingzong ),等.合成树脂及塑料(Syn th eti c Res i n an dP l as tics),1988,(1):29～30S TUDY ON THE M EC HAN IS M OF F I RE RETARDED NYLON -6W I THNITR OGEN C ONTAI NI NG F I RE RETARDANTM CAPeng Zh ihan ,Deng X iangy ang(R esear ch Institu te of Y ueyang P etroche m ical G enera lW ork s ,Y uy ang )ABSTRACT T he a ffections and cha racte ristics o f nitrog en co nta ining fire reta rdan tM CA tow ards ny lon -6have been studied by m eans o f TG and DTA m e thods and IR spectrum.T he re su lts show tha tM CA ha s chang ed the deg rada tion proce ss o f ny lon-6,na m e l y ,it can accelrate ny lon-6to be decom po sed and car-bon izi n ed,so tha t play the fire re tardance ro les .F rom th is resu lts a ne w m echan is m o f fire reta rded ny lon -6w ith M CA ha s been ascer tan ied ,it is d ifferen t from the phy sicalm echan ism o f “sub li m ation -hea t ab so rp-tion".T hen,the fire re ta rdance m echanis m o f accele ra ti n g the ca rbonizi n ed intum ecen t in the condenced sy ste m o f fire re tarded ny lon-6w ith M CA is sugg ested .K eywor ds nitrog en sy ste m fla m e re tardan tM CA ,fla m e reta rdan t ny lon -6,intum escen t ,fla m e re tardan t m echan ism1997年度《高分子材料科学与工程》继续入选美国“C A 千种表”据美国《化学文摘资料来源索引》(C h e m icalA b s tract S erv i ce S ou rce In dex ,Q uar terl y N o .4,1997)统计结果,我国共有57种期刊入选“C.A.千种表”,本刊居“CA 千种表”第578位,在我国入选的57种期刊中居第17位.刊 名国内排序C .A .名次刊 名国内排序C .A .名次高等学校化学学报1159化学试剂20628生物化学与生物物理进展39870分析化学2200机械工程材料21638橡胶工业40871物理学报3207环境工程22642光谱实验室41872中国化学快报(英文版)4226化学世界23663中国中药理学通报42912科学通报(英文版)5229铸造24675山西医药杂志43921中国物理快报(英文版)6442高能物理与核物理25685精细化工44930光学学报7461石油化工26709核物理动态45938江苏医学8467化学研究与应用27718中国药理学报46958电化学9488中国科学,B 辑(英文版)28726材料保护47960化学学报10489中国激光29727功能材料48962应用化学11491广东医学30730功能高分子学报49963物理化学12529光谱学与光谱分析31731华南理工大学学报(自然科学版)50964化学通报13533钢铁32739材料研究学报51971中国医药工业杂志14551催化学报33758中国科学,C 辑(英文版)52974药学学报15567复合材料学报34799石油炼制与化工53975色谱16571高分子学报35800合成橡胶工业54979高分子材料科学与工程17578核技术36827中国药学杂志55983金属学报18597硅酸盐学报37844化学物理学报56988广东微量元素科学19602上海环境科学38869炼油设计57999109 第4期彭治汉等:氮系阻燃剂M CA 阻燃尼龙6的机理研究。