关于原位聚合型阻燃尼龙6纤维的制备及性能研究

关于原位聚合型阻燃尼龙 6 纤维的制备及性能研究
发布时间：2021-12-28T08:55:35.491Z 来源：《中国科技人才》2021年第22期作者：潘星宇[导读] 由此可知，当阻燃剂的量为 7.2%及 10.0%时，MCA/尼龙 6 纤维的极限氧指数（LOI）会超过 35%，此时的阻燃尼龙 6 纤维具有极好的阻燃属性。

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摘要：尼龙 6 属于目前使用最广的一种工程塑料，其不仅非常稳定，而且性能极强，不过由于其热塑性比较低，所以很易发生引燃，由此就需要借助原位聚合法，在己内酰胺水解聚合的时候加入阻燃剂，即三聚氰胺氰尿酸盐（MCA），这样就能制得出性能较好的 MCA/尼龙 6（PA6）阻燃复合材料，再对此复合材料实施熔融纺丝，随后使用扫描电镜（SEM）对阻燃纤维的相容情况展开了调查，结果发现
MCA 的粒子分布非常均匀，未发现有团聚情况，最后又对阻燃纤维的力学性能展开了探究，结果发现当 MCA 的含量为 7.2%及 10.0%时，阻燃纤维的力学性能会略微下降，不过断裂的伸长率会增大。

由此可知，当阻燃剂的量为 7.2%及 10.0%时，MCA/尼龙 6 纤维的极限氧指数（LOI）会超过 35%，此时的阻燃尼龙 6 纤维具有极好的阻燃属性。

关键词：原位聚合；阻燃尼龙 6 纤维；制备方法；性能研究
一、制备原位聚合型阻燃尼龙 6 纤维的必要性
因为尼龙 6 的化学性能非常稳定、力学性能非常优越、电性能非常良好，所以使得尼龙 6（PA6）的使用范围非常广泛，属于现阶段最为重要的一项工程塑料。

不过由于尼龙 6 的热塑性很小，就使其非常容易发生引燃情况。

为此提高 PA6 的热塑性就成了极为关键的一项内容，研制出耐燃性良好的尼龙 6 纤维就成了目前非常重要的任务。

现阶段常用的阻燃尼龙 6 制备方法主要有两个，分别为：（1）机械共混法。

此方法就是通过运用添加型阻燃剂来实现阻燃效果，把阻燃剂放进聚酰胺里，以提高其阻燃属性。

（2）单体参加法。

此方法就是通过运用反应型阻燃剂来实现阻燃效果，让阻燃剂成为反应单体，反应后能够连接至聚酰胺的主链以及侧链上，从而让聚酰胺具有阻燃的效果。

将两种方法对比之后，能够发现第二种方法更好，不仅稳定性强，而且毒性低，又对性能没有较大的影响，同时阻燃性能可以维持很久，属于最适合的方法之一。

对于添加型阻燃剂来说，其类型非常的多，主要包括：卤型、磷型、氮型以及无机型等等。

其中，卤型的阻燃剂使用越来越少，因为其燃烧会放出毒气，常见的毒气有：二苯二啞英以及二苯呋喃等等，这些毒气不仅会损害人体健康，而且还会给阻燃设备带来极大的伤害，所以为符合环保要求，卤型阻燃剂的使用就越来越少，同时人们还研发出了无卤型的阻燃工艺，该工艺将会收到极大的欢迎，成为阻燃剂新的研究方向。

对于氮型阻燃剂来说，其属于目前最常用的添加型阻燃剂，应用极其广泛，其具有很多优势，不仅毒性小、腐蚀性低，而且价格低，阻燃效率大，所以被广泛运用，当前氮型阻燃剂常被共混之后加至基体树脂里。

有些阻燃剂在共混的时候会产生团聚现象，便使其和基体树脂具有分离的情况，因此该种类型的阻燃剂就无法被良好运用在阻燃纤维当中。

本文主要借助原位聚合法，分别把含量不同的三聚氰胺，己二酸盐和三聚氰酸，己二胺盐放进尼龙 6 水解聚合过程当中，以制得纳米分散级别不同的阻燃 MCA/尼龙 6 纤维，同时还着重研究了阻燃 MCA/尼龙6 纤维的纺丝属性。

二、实验过程
（一）实验材料
实验材料主要包括：纯尼龙 6 切片、己内酰胺、MCA/PA6 以及 PA6
纤维。

其中，PA6 纤维为北京服装学院运用熔融纺丝技术制得出的；阻燃MCA/尼龙 6 纤维的质量分数为 7.2%和 10.0%；阻燃剂 MCA 的质量分数也为 7.2%及 10.0%。

（二）实验测试仪器
对聚合物的形态特征主要借助扫描电子显微镜（SEM）得到，而描电子显微镜（SEM）是于Hitachi Model-800 仪器上实施的；尼龙 6纤维的力学性能主要是借助北京服装学院的 YG003A 单纤维电子强力仪得到的；尼龙 6 织物的极限氧指数（LOI）主要借助 FTA 氧指数仪得到的。

三、实验结果分析
（一）阻燃 MCA/PA6 纤维的相容性分析
为了可靠获得阻燃 MCA/PA6 纤维的相容性能情况，便使用扫描电子
显微镜（SEM）对实验材料展开了扫描，分别得到了原位聚合型阻燃尼龙 6 以及带有 0.3%的钛白粉 PA6 纤维的粒子照片，同时还将他们的照片放大
了 500 倍及 50000 倍，通过照片可知，带有钛白粉的 PA6 纤维在纺丝的时候具有团聚现象，不易和基体树脂相容；而 MCA 粒子和PA6 基体树脂的相容性很强，且 MCA 的粒径非常均匀，即使在熔融纺丝的时候，也未发生团聚情况。

由此可知，原位聚合型的 MCA/尼龙6 纤维的相容性非常好。

（二）阻燃 MCA/PA6 纤维的力学性能分析在此主要对MCA 含量在7.2%以及10.0%的阻燃MCA/PA6 纤维力学性能展开了分析。

为更好的比较，还测试了纯 PA6 纤维的力学性能。

通过结果可知，当 MCA 的含量越来越多时，PA6 纤维的力学性能会逐渐下降；当阻燃剂的含量越来越多时，断裂的伸长率会越来越
大，造成此现象的主要原因是由于原位聚合后的阻燃 MCA/PA6 纤维中阻燃剂的纳米级别是均匀分布的，当拉伸的时候，阻燃剂 MCA 会具有增塑效果，因此使得断裂伸长率变大。

（三）阻燃 MCA/PA6 纤维的阻燃性分析
在此主要借助FTA 氧指数仪对尼龙织物中的极限氧指数实施测定。

测定结果发现纯 PA6 纤维的 LOI 大概在 27%；阻燃剂含量为 7.2%和 10.0%的MCA/PA6 纤维的 LOI 大概在 35%。

通常情况下，如果 LOI 超过 30%，则属于难燃聚合物，所以此原位聚合阻燃尼龙 6 纤维的阻燃性极佳。

三、总结
通过上述内容可知，原位聚合型的阻燃 MCA/PA6 在熔融纺丝处理之后，其阻燃剂分布非常均匀，相容性很强，纺丝时 MCA 粒子未发生团聚现象，当 MCA 量越来越大时，阻燃尼龙 6 纤维的力学性能会逐渐变低，断裂伸长率会逐渐变大，并且阻燃剂为 7.2%和 10.0%时，其 LOI 超过 35%。

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