PA6-OMMT納米復(fù)合材料炭化過(guò)程及阻燃機(jī)理的研究.pdf

1、本研宄以尼龍6(PA6)為基體,采用熔融插層法制備不同填量的有機(jī)蒙脫土(OMMT)及鈉基蒙脫土(Na--MMT)的復(fù)合材料,并通過(guò)X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)觀察了蒙脫土在PA6基體中的分散情況。采用錐形量熱儀評(píng)價(jià)其復(fù)合材料的阻燃性能:采用數(shù)碼相機(jī)、掃描電鏡(SEM)、熱失重分析儀(TGA)及XRD對(duì)復(fù)合材料不同燃燒階段剩余殘余物的表面和斷面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比分析研究;通過(guò)將炭層結(jié)構(gòu)變化的規(guī)律與對(duì)應(yīng)的燃燒過(guò)程中熱釋放速率變化規(guī)律

2、相關(guān)聯(lián),對(duì)PA6/OMMT納米復(fù)合材料的炭渣結(jié)構(gòu)與阻燃性能的關(guān)系進(jìn)行了研宄。
　　XRD及TEM研究結(jié)果表明,OMMT片層能均勻的分布在PA6基體中,使復(fù)合材料的層間距增大,形成插層復(fù)合結(jié)構(gòu),而MMT不能與聚合物形成插層復(fù)合結(jié)構(gòu):對(duì)純PA6及其復(fù)合材料的錐形量熱儀實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明,添加少量的OMMT就可以顯著提高復(fù)合材料以熱釋放速率和質(zhì)量損失速率表征的阻燃性能,而PA6/MMT復(fù)合材料的燃燒性能提高不明顯:通過(guò)對(duì)PA6/OMMT納

3、米復(fù)合材料燃燒后的炭渣的表面和斷面的研究發(fā)現(xiàn),其炭渣在亞微觀結(jié)構(gòu)上能形成特殊的皮窩結(jié)構(gòu),其中皮層較密實(shí)。但很薄,皮層下面是窩層,質(zhì)地蓬松,體積較大,是炭層的主體結(jié)構(gòu)。皮-窩結(jié)構(gòu)中,密實(shí)的表皮炭層可以保護(hù)炭層的內(nèi)部結(jié)構(gòu),而含有大量孔隙的窩層結(jié)構(gòu)增大了炭層的體積和厚度,提高了阻隔熱傳遞的作用。就炭層固相阻燃作用而言,這樣的結(jié)構(gòu)既最大限度的利用了有限的無(wú)機(jī)阻燃組分,也最大限度的形成了有效的物理阻隔層形態(tài)。從而最有效的發(fā)揮炭層阻隔作用,降低聚合

4、物基質(zhì)的燃燒速率。表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性能。
　　本論文還研究了PA6/OMMT納米復(fù)合材料在錐形量熱儀燃燒過(guò)程中不同燃燒階段的皮窩炭層結(jié)構(gòu)的變化,并結(jié)合熱釋放速率的變化,探討了其阻燃機(jī)理。炭層結(jié)構(gòu)的變化表明在峰值階段開(kāi)始出現(xiàn)了這種皮窩結(jié)構(gòu),隨后熱釋放速率開(kāi)始明顯的降低,此后皮層增加很少,主要是窩層不斷增加,導(dǎo)致一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的熱釋放速率區(qū)間,表明這種結(jié)構(gòu)變化與HRR的降低有關(guān)系,是阻燃的根本因素。
　　炭層微觀結(jié)構(gòu)的研究表明,炭