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因尼龙6(PA6)具有优良的综合性能而被广泛的应用在现代工业领域,但其极限氧指数只有23%,限制了其在一些领域的应用,因此对PA6的阻燃改性显得尤为重要。卤素阻燃剂是国内主要的阻燃剂,但其在燃烧过程中会释放大量有毒烟气,不利于环境的保护,因此无卤阻燃剂就成为了发展的必然趋势,氮系阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)作为无卤阻燃剂的一种,因为其无毒,含氮量高,阻燃性能好等优点而被大规模应用于PA6中。为了改善PA6的尺寸稳定性、热变形温度,同时一定程度上降低成本,一般都有无机填料进行填充。然而,无机填料会对材料的阻燃性能产生一定的影响,比如减缓熔滴滴落速度,减少发烟量等。所以,系统研究无机填料对PA6/MCA阻燃体系阻燃性能的影响规律,对实际应用有重要借鉴意义。本文在PA6/MCA中分别添加了不同含量的滑石粉、硅灰石、碳酸钙和蒙脱土这四种填料,制备了PA6/MCA、PA6/MCA/滑石粉、PA6/MCA/硅灰石和PA6/MCA/蒙脱土复合材料。分别对其进行了阻燃性能(极限氧指数、垂直燃烧等级、灼热丝测试)、力学性能(拉伸强度、缺口冲击强度)、热性能(热重测试、热变形温度)以及微观形貌等的测试,通过以上的分析测试方法,得到的结果有:(1)将滑石粉、硅灰石、碳酸钙和蒙脱土这四种无机填料分别添加到PA6/MCA中,加入碳酸钙后,复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度都有所降低;加入滑石粉、硅灰石和蒙脱土后,复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度有所降低,但随着填料含量的增加,复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度有所提高,当滑石粉、硅灰石和蒙脱土的含量分别是20wt%、20wt%和5wt%时,复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度提高到最大值,综合力学性能达到最优。于此同时,复合材料的垂直燃烧等级都能够达到V-0级。(2)选用以上垂直燃烧等级达到V-0级,同时力学性能较优的复合材料,也就是当滑石粉、硅灰石和蒙脱土的含量分别是20wt%、20wt%和5wt%时的复合材料。分别将其与未加填料的PA6/MCA的其它宏观性能进行比较,得到以下结果:滑石粉、硅灰石和蒙脱土等填料的加入,使得PA6/MCA的极限氧指数和热变形温度都得到了提高;尤其是蒙脱土的使用,使得复合材料的极限氧指数和热变形温度与PA6/MCA相比,有较大的提高,分别提高了18%和9.6%。另外,复合材料的吸水率随着上述三种填料的加入而有所降低。通过灼热丝的测试结果为,分别添加硅灰石和蒙脱土的PA6/MCA复合材料,均可以通过850℃的灼热丝性能测试。综上,综合力学性能和阻燃性能等性能分析结果,得出,当硅灰石和蒙脱土含量分别为20wt%和5wt%时,PA6/MCA复合材料的综合性能最优。(3)红外光谱测试结果表明,PA6/MCA/硅灰石复合材料在452cm-1处出现了明显的Si-O伸缩振动峰,1015cm-1处有Si-O-C伸缩振动;在PA6/MCA/蒙脱土复合材料中发现667-730cm-1处有一个宽峰,是Al2O3的特征吸收峰,1015cm-1处有Si-O-C伸缩振动,表明在PA6/MCA/硅灰石和PA6/MCA/蒙脱土复合材料的炭层表面,都存在SiO2;在PA6/MCA/蒙脱土复合材料的炭层表面,又另外存在Al2O3。(4)微观形貌分析结果表明,PA6/MCA/蒙脱土复合材料的炭层表面平整光滑,炭层致密且均匀,这与之前所测的PA6/MCA/蒙脱土复合材料的阻燃性能最好的结果相一致。(5)热重分析结果表明,与PA6/MCA相比,PA6/MCA/硅灰石、PA6/MCA/蒙脱土复合材料的最大热失重温度降低,残炭率提高;对于PA6/MCA/蒙脱土复合材料,二者都呈现出较大的变化幅度,最大热失重温度降低了14℃,残炭率提高了16.7%。(6)锥形量热分析结果表明,PA6/MCA/硅灰石和PA6/MCA/蒙脱土复合材料的热释放速率峰值(PHRR)对应的时间较纯PA6/MCA有所延长,总热释放量(THR)下降,尤其是,PA6/MCA/蒙脱土复合材料的THR下降幅度最大,降低了33%。