硫化锌添加量对增强阻燃PA66阻燃性能的影响①

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(安徽新华学院药学院,安徽 合肥 230088)

0 引 言

尼龙66(PA66)材料具有均衡的强韧性和优良的耐热性，通过玻璃纤维增强后强度可提高数倍，可代替金属材料用作机械部件，是一种重要的非金属结构材料[1]。用作电器结构件时，很多高强度部件，要求PA66具有UL94 V-0等级，尼龙树脂的阻燃级别可以达到UL94 V-2级别，且易于阻燃，常被用于阻燃级别要求更高的电子电器的制造中。溴锑阻燃体系是尼龙材料优良的阻燃剂，用量低，阻燃效果显著。但PA66材料易黄变，溴锑阻燃中尤其明显。制作浅色制件时，常常需加入钛白粉进行调色[2]。但钛白粉的加入，会显著降低材料力学性能和冲击强度。硫化锌常常用于代替钛白粉用于玻纤增强尼龙体系的增白[3,4]，但在阻燃增强体系中，对材料的阻燃会有一定的影响。研究硫化锌作为白色颜料对增强阻燃尼龙材料性能的影响。

1 实验部分

1.1 实验材料

PA66(平顶山神马工程塑料有限责任公司)；玻璃纤维(巨石集团有限公司)；复合抗氧剂(上海金海雅宝精细化工有限公司)；润滑剂(美国霍尼韦尔国际公司)；十溴二苯乙烷(济南泰星精细化工有限公司)；三氧化二锑(济南泰星精细化工有限公司)；钛白粉(美国杜邦公司)；硫化锌(德国莎哈利本化学有限公司)。

1.2 实验仪器

高速混合机：SHR10A型，张家港白熊机械有限公司；双螺杆挤出机：SHJ-35A型，南京科亚机械有限公司；注塑机：MA900型，海天塑机集团有限公司；万能试验机：CMT6000型，美特斯工业系统(中国)有限公司；冲击试验机：JC-15型，承德精密试验机有限公司；水平垂直燃烧试验机：5402型，苏州阳屹沃尔奇检测技术有限公司；分光测色计：CM-3600A型，柯尼卡美能达(中国)投资有限公司。

1.3 样品制备

PA66在90～100℃下干燥4-5 h，然后与除玻璃纤维以外的其他原料在高速混合机中混合均匀，玻璃纤维从双螺杆挤出机的排气口加入。所有原料经熔融共混，挤出造粒成改性粒料，挤出温度 220 ～ 280 ℃，螺杆转速 250 ～350 r/min，制备出改性粒料。粒料在90～120℃干燥4 h后，注塑成标准样条，注塑温度 250 ～ 290 ℃。

1.4 性能测试

拉伸强度、断裂伸长率按ASTM D638测试，拉伸速率5mm/min；简支梁冲击强度按ASTM D6110测试；垂直燃烧按UL94测试 ；燃烧残余按ASTM D2584测试；白度L值使用分光测色计测试。

2 方法与结果

2.1 硫化锌对增强阻燃PA66力学性能的影响

2.1.1 配 方

按不同配方制备玻纤增强阻燃尼龙，见表1。

表1 玻纤增强阻燃PA66的配方

2.1.2 硫化锌对增强阻燃PA66力学性能的影响结果

硫化锌对玻纤增强阻燃尼龙力学性能的影响见表2，钛白粉的加入，大幅度降低了玻纤增强阻燃尼龙的拉伸强度、断裂伸长率、简支梁缺口冲击强度和简支梁无缺口冲击强度等性能。为达到相同的L值，调整硫化锌加入量为钛白粉的2倍。硫化锌的加入，在不影响玻纤增强阻燃尼龙的拉伸强度、简支梁缺口和无缺口冲击强度等性能的前提下，使材料的垂直燃烧等级从V-0 降低到了不阻燃，燃烧时间加长，并有滴落物引燃脱脂棉；将十溴二苯乙烷的添加量从12%，增加到13%时，材料的阻燃级别可以达到V-1级，继续增加到14%时，阻燃级别可达V-0。结果表明，硫化锌对玻纤增强阻燃尼龙的阻燃有显著影响。

表2 硫化锌对玻纤增强阻燃尼龙PA66的影响

2.2 硫化锌添加量对增强阻燃PA66力学性能的影响

2.2.1 配 方

进一步考察不同添加量的硫化锌对玻纤增强阻燃尼龙的阻燃影响，不同硫化锌添加量的玻纤增强阻燃尼龙配方见表3。

表3 不同硫化锌添加量的玻纤增强阻燃PA66配方

2.2.2 硫化锌添加量对增强阻燃PA66力学性能的影响结果

不同硫化锌含量对玻纤增强阻燃PA66力学性能的影响见表4。由表可见，硫化锌添加量在1%以下时，对材料的阻燃几乎没有影响，仍能达到UL94 V-0，但添加量达到1.5%时，阻燃级别就开始降到UL94 V-1，添加量为2.5%时，垂直燃烧时整根样条几乎燃烧完，且有滴落物燃棉，材料的阻燃只能达到HB级。

表4 不同硫化锌含量对玻纤增强阻燃PA66性能的影响

3 结 论

在玻纤增强阻燃尼龙中，硫化锌可以代替钛白粉用于玻纤增强阻燃尼龙的调色。为达到相同的L值，硫化锌的加入量一般是钛白粉的2倍。但硫化锌添加量超过1%时，会对玻纤增强阻燃尼龙的阻燃性能产生不利影响。因此，在对阻燃级别要求很高的材料中，可以加入1%左右的硫化锌代替部分钛白粉，进而较少影响材料的性能。

参考文献:

[1] 邓如升，魏运方，陈步宁.聚酰胺树脂及其应用[M].北京：化学工业出版社，2002:124-152.

[2] 田际波，郭永新，卢军.钛白粉对玻纤增强尼龙6性能影响的研究//中国汽车工程学会汽车非金属材料分会第三届年会(2008)论文集[C].温州：中国汽车工程学会汽车非金属材料分会，2008:71-74.

[3] 刘志文，常晓文，周军杰，等.高性能无卤阻燃PA66的制备和性能研究[J].塑料工业，2016，44(6):5-7.

[4] 许立国，周平，周密，等.白色颜料对玻纤增强PBT基复合材料性能的影响[J].工程塑料应用，2013，41(3):94-97.