尼龍(PA)及其阻燃改性PA方法

PA性能有以下優(yōu)缺點

其優(yōu)點如下：

1.機械強度高，韌性好，拉伸強度高，壓縮強度高。

2．耐疲勞性能突出，經受多次反復屈折仍能保持原有的力學強度。

3.表面光滑，摩擦系數(shù)小，耐磨。

4.耐腐蝕、耐堿和大多數(shù)鹽液，以及弱酸、機油和汽油。

5.無毒，惰性生物侵蝕，抗菌抗毒性好。

6.耐熱性強，溫度范圍寬，可達45~100℃耐熱溫度在短時間內達到120~150℃。

7.電氣性能優(yōu)異，電絕緣性好。

8.零件質量輕，易染色成型。

1．易吸水。

2.耐光性差。

3.不耐強酸和氧化劑。

4.設計技術要求嚴格。

加工要求：一般宜取低的模具溫度、低的料溫度、時間長、注塑壓力大的成型條件。

PA主要品種是PA6和PA66.占絕對主導地位，其次是PA11，PA12，PA610，PA 612，另外還有PA1010，PA46，PA7，PA9，PA13，新品種有PA6I，PA9T特殊尼龍 MXD6(阻隔性樹脂)等。

PA改性品種繁多，如增強PA，尼龍單體澆鑄(MC尼龍)，反應注射成型，(RIM)PA，芳香族PA，透明PA，高抗沖(超韌)PA，電鍍PA，導電PA，阻燃PA，PA與其各種結構材料，廣泛應用于金屬、木材等傳統(tǒng)材料的替代品，與其他聚合物共混物、合金等，以滿足不同的特殊要求。

PA是較重要的工程塑料，產量在五大通用工程塑料中排名第一。

PA作為工程塑料的韌性角半透明或乳白色結晶樹脂PA分子量一般為1.5萬~3萬。PA機械強度高，軟化點高，耐熱，摩擦系數(shù)低，耐磨，自潤滑，吸振消音，耐油，耐弱酸，耐堿，一般溶劑，電絕緣性好，自熄性好，無毒，無臭，耐候性好，染色性差。缺點是吸水性大，影響尺寸穩(wěn)定性和電氣性能。纖維增強可以降低樹脂的吸水率，使其在高溫高濕下工作。尼龍和玻璃纖維的親和力很好。

PA中PA硬度和剛度較高，但韌性較差。PA按韌性大小排序：PA66＜PA66/6＜PA6＜PA610＜PA11＜PA12。

PA的燃燒性為UL94 V-極限氧指數(shù)為24%~28%，PA分解溫度>299℃，在449~499℃自燃發(fā)生發(fā)生。

PA熔體流動性好，所以產品壁厚可以小到1 mm。

廣泛應用于各種機電部件，包括軸承、齒輪、滑輪泵葉輪、葉片、高壓密封圈、墊、閥座、襯套、輸油管、儲油器、繩索、傳動帶、砂輪粘合劑、電池箱、電氣線圈、電纜接頭等。包裝帶、食品膜（熟食高溫膜、冷飲低溫膜）的產量也相當大。

鹵/銻或其他阻燃協(xié)同系統(tǒng)、紅磷或三聚氰胺類無鹵阻燃系統(tǒng)。

從量的角度來看，鹵/銻協(xié)同系統(tǒng)仍然是應用較廣泛的PA阻燃系統(tǒng)。在歐洲和亞洲的一些地區(qū)，人們致力于尋找鹵素阻燃劑的替代品。但一般來說，這些替代系統(tǒng)通常存在低熱穩(wěn)定性或吸濕性的問題。對于紅磷，由于它們是易燃的，也存在儲存問題。以下是尼龍中使用的幾種主要阻燃劑及其各自的優(yōu)缺點。

1.含鹵阻燃系統(tǒng):溴化苯乙烯聚合物是國外應用較廣泛的一種，具有極其優(yōu)越的熱穩(wěn)定性，由于其與之相匹配PA熔融可混，因此在加工過程中具有良好的流動性。另外，用它制備的阻燃劑PA它還具有優(yōu)異的電氣性能和良好的物理力學性能。這種阻燃劑的局限性在于光穩(wěn)定性差PA還沒有完全兼容。此外，其成本高于中國廣泛使用的十溴聯(lián)苯醚。另一個是PA多年來使用的阻燃劑是敵可燃。它是一種含氯阻燃劑，具有較高的阻燃效率和電氣性能，但其熱穩(wěn)定性的局限性僅適用于加工溫度較低的尼龍阻燃系統(tǒng)。目前，我國應用較廣泛的阻燃劑是十溴聯(lián)苯醚，由于其溴含量高PA阻燃效率高，是較經濟的阻燃劑。但由于是填料阻燃劑，對加工流動性和產品的物理力學性能有很大的負面影響。此外，它的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性也很差。近年來，尼龍阻燃劑中使用的新阻燃劑是十溴二苯氧基乙烷，它的溴含量和阻燃效率與十溴聯(lián)苯醚相同，與溴化苯乙烯聚合物無關DPO（即所謂的二惡英）問題。此外，它還具有良好的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性。其局限性在于，它與十溴聯(lián)苯醚一樣是填料阻燃劑，與聚合物相容性差，因此加工流動性和產品的物理力學性能差。此外，與十溴聯(lián)苯醚相比，成本上升更高。

2.無鹵阻燃系統(tǒng)：PA紅磷和三聚氰胺鹽是廣泛使用的無鹵阻燃劑。紅磷具有很高的阻燃效率，可以提高產品的抗電弧性，但其儲存和顏色的局限性極大地限制了它PA中間的應用一般只用于PA6中。

另一種在PA中使用的無鹵阻燃劑是三聚氰胺鹽，主要是三聚氰胺尿酸鹽和磷酸鹽。它們具有較好的阻燃效率，但熱穩(wěn)定性較差，且由于易吸潮而使得制品在潮濕環(huán)境下電性能較差。

一、磷酸鋯與PA6共混提高PA6性能

選用a-ZrP尼龍6復合材料直接與尼龍6混合，熔化擠出，得到不同含磷酸鋯的尼龍6復合材料，表征其結構，研究其熱穩(wěn)定性和機械性能。

XRD分析表明PA6/ZrP磷酸鋯在復合材料中的引入起到異相成核的作用，增加了PA6中的γ晶型。

TGA分析表明磷酸鋯含量為l％、2％時，PA6/ZrP復合材料的熱穩(wěn)定性有所提高，其中磷酸鋯含量為1%的復合材料有所提高。當磷酸鋯含量為4%時，復合材料的熱穩(wěn)定性高于純PA6.熱穩(wěn)定性低。熱變形溫度分析表明，與純度相比PA6.當磷酸鋯含量為1%時，增加125%；當磷酸鋯含量為2%時，增加130%；當磷酸鋯含量為4%時，增加1 33%，復合材料的熱變形溫度顯著提高。

力學分析表明，與純度相比，復合材料的拉伸強度和拉伸模量有所提高PA六、復合材料ZrP-1％、ZrP-2％、ZrP-4%的拉伸強度分別增加了17%、18%和23%，拉伸模量增加了94%、106%和111%，其中磷酸鋯含量增加了4%。

2）、APSO用于改性磷酸鋯PA6中

氨基苯基硅油（APSO）改性α-ZrP，并將其與PA6熔融共混制備PA6/APSO-ZrP復合材料。

(具體方法如下:磷酸鋯和APSO溶解在無水乙醇中，回流攪拌10小時，有機修飾磷酸鋯（APSO-ZrP）然后用雙螺桿擠出造粒機APSO-ZrP與PA6熔融共混擠出造粒，真空干燥90度，APSO-ZrP- PA6復合物）

力學性能結果表明APSO-ZrP添加有利于提高復合材料的拉伸強度、彎曲強度和沖擊強度。XRD結果表明0-ZrP的加入使PP相生成了γ晶型；熱變形溫度（HDT）結果表明，與純度相比PA6，PA6/APSO-ZrP復合材料的熱變形溫度顯著提高；氧指數(shù)（OI）結果表明α-ZrP和APSO均能提高PA6阻燃性；熔體流動率（MFR）結果表明α-ZrP加入有助于改進PA6.加工性能。

氧指數(shù)（OI）結果表明當O-ZrP隨著α-ZrP及APSO復合材料含量增加，氧指數(shù)增加，熔體流速（MFR）數(shù)據(jù)表明α-ZrP加入改進了PA6.加工性能。XRD結果表明PA6/APSO-ZrP復合材料中APSO-ZrP異相成核的引入增加了PA6中的γ晶體含量。力學分析表明，復合材料的抗拉強度、抗彎強度和抗彎模量相對純度PA6.氧指數(shù)結果表明，復合材料展ZrP2%、ABSO-ZrP1%、ABSO-ZrP2%、ABSO-ZrP3分別增加了4%.9%、5.9%、13.7%、23.5%。