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| 无卤阻燃抗静电PA6／GF 复合材料的研制 |
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无卤阻燃抗静电PA6／GF复合材料的研制
徐久升
摘要：以尼龙6／玻璃纤维(PA6／GF)为基体材料，加入抗静电剂、无卤阻燃剂二乙基次膦酸铝(ADP)制备了矿用PA6／GF复合材料，考察了复合材料的抗静电性能和阻燃性能，以及ADP加入对复合材料抗静电性能、力学性能和热稳定性能的影响。结果表明，抗静电剂163及抗静电剂190的加入能提高PA6／GF复合材料的抗静电性能，当两者复配使用且质量比为1∶2时，材料表面电阻率降低至9.7×107Ω；阻燃剂ADP的加入能提高抗静电PA6／GF复合材料的阻燃性能，当阻燃剂质量分数达到15%时，复合材料阻燃等级达到UL94V–0级；此外，无卤阻燃抗静电PA6／GF复合材料的综合性能优异，复合材料的抗静电性能、力学性能以及热稳定性能均能保持较好水平。
关键词：PA6；玻璃纤维；矿用；无卤阻燃；抗静电；热稳定性能
PreparationofHalogen-FreeFlameRetardedAntistaticGlassFiberReinforced
Nylon6Composite
XuJiusheng
Abstract：ThePA6／GFcompositewaspreparedbyaddingtheantistaticagentsandhalogen-freeflameretardantaluminumdiethylphosphinate(ADP).Theantistaticpropertyandflameretardancyofthemine-usedPA6／GFwerestudiedandtheeffectofantistaticproperty，flameretardancyandthermaldegradationbehaviorofthecompositeafteraddingADPwerealsoinvestigated.Theresultsshowthattheadditionofantistaticagent163andantistaticagent190improvetheantistaticpropertiesofthePA6／GFcompositeandthesurfaceresistivityreducedto9.7×107Ωwhenthemassratioofthetwoagentswas1∶2.TheadditionofADPimprovetheflameretardancyandwhenADPcontentis15%,thecompositeachievesUL94V–0rating.Moreover,theflameretardedantistaticcompositesexhibitexcellentcomprehensiveperformance.ComparedtothevirginPA6／GFsystem,theantistaticproperties,mechanicalpropertiesandthermalstabilityofthecompositesarealsoonaverygoodlevel.
Keywords：PA6；GF；mine-used；halogen-freeflameretarded；antistatic；thermalstability
尼龙(PA)6具有优异的力学性能、韧性、电气性能,耐溶剂且易于成型加工，广泛用于交通运输、电子电气、仪器仪表、家用电器及办公仪器等领域。玻璃纤维(GF)增强PA6(PA6／GF)是以PA6为基体，以GF为增强材料而制成的复合材料。GF的加入，有利于提高复合材料的强度、热变形温度、耐腐蚀性，同时能改善复合材料的吸水性及成型收缩率，提高性能的同时能降低材料的成本。
近年来，随着塑料应用领域的不断扩大，PA6／GF复合材料逐渐代替传统的钢材，广泛应用于煤矿电子电器领域，如矿用线圈盒、矿用电力通讯器材、矿用电动工具外壳等。但是，PA6表面电阻率高，达到1×1014～1×1015Ω，极易造成表面静电积聚，容易因表面放电引起火灾或爆炸。PA6／GF复合材料属于易燃材料，燃烧速度快，放热量大，GF的加入导致“灯芯”效应，会进一步降低材料的阻燃性能。所以PA6／GF复合材料作为矿用材料使用时，必须进行阻燃抗静电处理。PA6／GF复合材料传统的阻燃方式为卤系阻燃体系，如多溴联苯醚、多溴联苯、溴代苯乙烯等。但含卤阻燃体系在燃烧时产生有毒烟气，严重危害人类健康及造成环境污染，特别是当其应用于煤矿矿井这种封闭环境，其内部地形复杂、环境恶劣且富含腐蚀性气体和爆炸性气体，更容易造成“二次灾害”。因此，矿用材料的“无卤环保化”呼声日益增高。近年来，次膦酸类阻燃剂得到人们青睐，其阻燃产品密度低，阻燃剂用量少，燃烧时烟密度小，色泽较佳，电性能好，并且符合现行环保法规的相关要求。笔者研究了不同抗静电剂对PA6／GF复合材料的抗静电性能，同时研究无卤阻燃剂二乙基次膦酸铝(ADP)的阻燃性能，及其对材料的抗静电性能、力学性能及热稳定性能的影响，研制出无卤阻燃抗静电且热稳定性能优异的矿用材料。
1实验部分
1．1原材料PA6：牌号M2400，广东新会美达锦纶股份有限公司；
二乙基次膦酸铝(ADP)：科莱恩化工有限公司；
GF：ER5301HP–2200，重庆国际复合材料有限公司；抗静电剂163、抗静电剂190：市售。
1．2仪器及设备
电子万能试验机：CMT4204型，深圳新三思材料检测有限公司；
悬臂梁冲击试验机：ZBC1400–B型，深圳新三思材料检测有限公司；
绝缘电阻测试仪：YD2683型，常州市扬子电子有限公司；
垂直燃烧仪：CZF–2型，南京江宁分析仪器有限公司；
热重(TG)分析仪：TG209F1型，德国Netzsch公司；
同向双螺杆挤出机：TE–65型，江苏科亚化工装备有限公司；
高速混合机：SHR–200型，张家港亿利机械有限公司；
干燥机：SD–9型，广州佳银塑机公司；
注塑机：SZ–90型，广东东华塑料机械公司。
1．3试样制备
按配方将PA6、阻燃剂、抗静电剂及加工助剂加入到高速混合机中，预先混合均匀，再通过双螺杆挤出机挤出造粒。挤出机各区段温度控制在200～230℃，主机转速300r／min。挤出加工后得到的物料经冷却干燥后，经注塑机注射成标准试样。
2结论
(1)抗静电剂163与抗静电剂190具有一定的协同作用，当其质量比为1∶2组成复合抗静电剂时，PA6／GF复合材料抗静电性能优异。
(2)无卤阻燃剂ADP对抗静电PA6／GF复合材料具有较好的阻燃效果，当阻燃剂质量分数达15%时，阻燃抗静电PA6／GF复合材料的阻燃等级达到UL94V–0级。
(3)无卤阻燃剂ADP的加入对复合材料的抗静电性能、力学性能及热稳定性能的影响都很小，可以制备出综合性能优异的矿用PA6／GF复合材料。
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