氮磷協(xié)效阻燃尼龍66纖維用樹脂

??????? 尼龍66(PA66)有著優(yōu)良的力學(xué)特性、耐磨性能及耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)勢，普遍使用于工程塑料和化學(xué)纖維等行業(yè)。當(dāng)PA66制作成纖維或成品時，因為輕薄、比表面積大而容易被點(diǎn)燃，而且在使用時大部分處在垂直的狀態(tài)，被點(diǎn)燃后火焰迅速往上傳遞，因而對PA66纖維的阻燃改性困難很大。依據(jù)構(gòu)成元素的差異，可把適用PA66材料的阻燃劑分成鹵系阻燃劑、無機(jī)阻燃劑、氮系阻燃劑和磷系阻燃劑。當(dāng)中鹵系阻燃劑有著較高的阻燃效率，但在使用時大部分會形成有害氣體。無機(jī)阻燃劑通常需要很大加入量才能夠?qū)崿F(xiàn)比較好阻燃作用，且與PA66基體相容性不好，故主要是選用氮系阻燃劑和磷系阻燃劑。

研發(fā)人員將原位聚合法與共聚法相結(jié)合，篩選兩端帶有羧基的磷系阻燃劑9，10–二氫–9–氧雜–10–磷酰雜菲–丁二酸(DDP)與氮系阻燃劑MCA制取氮–磷協(xié)效阻燃PA66樹脂，期望該樹脂能用以制取阻燃PA66纖維。阻燃PA66樹脂的制取。DDP預(yù)處理，為使DDP更加容易參與PA66縮聚反應(yīng)，最先對DDP完成胺化處理。依照物質(zhì)的量比是1∶1.05，稱取DDP和己二胺(HMDA)并加入至二個三口燒瓶中，再各自向二個三口燒瓶中加入等量無水乙醇，隨后將HMDA的乙醇溶液逐滴滴加至DDP的乙醇溶液中，60℃反應(yīng)40?min，抽濾干燥得DDP–HMDA鹽。

氮–磷協(xié)效阻燃PA66樹脂的制取。將稱取好的己二酸己二胺鹽(AH鹽)，MCA和DDP–HMDA調(diào)配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%左右的水溶液并加入2%的己內(nèi)酰胺，混合均衡后加入高壓反應(yīng)釜并開啟攪拌至100?r／min。為避免產(chǎn)物被氧化，用高純N2置換釜內(nèi)氣體3次。調(diào)節(jié)保壓階段溫度為210～220℃，降壓階段溫度為265℃，后縮聚階段溫度為265～275℃。相對粘度及分子量：從PA66到FRPA66–4，相對粘度及分子量減低主要是因為DDP的剛性結(jié)構(gòu)位阻效應(yīng)很大，阻礙PA66聚合，使聚合反應(yīng)變的困難，粘度降低，聚合度減低。

熔融及結(jié)晶行為：DDP參加了PA66的聚合反應(yīng)，聚合到PA66分子鏈，使PA66分子鏈的規(guī)整性和對稱性受到破壞，DDP的加入也會減低PA66分子間氫鍵密度，變?nèi)鮌A66分子間相互作用力，導(dǎo)致阻燃PA66的熔點(diǎn)、結(jié)晶溫度和結(jié)晶度減低。

力學(xué)特性剖析：DDP的加入勢必會導(dǎo)致阻燃PA66力學(xué)特性降低，那是因為阻燃PA66的分子量和結(jié)晶度減低導(dǎo)致力學(xué)性能降低；此外，DDP的加入減低了PA66分子間氫鍵密度，導(dǎo)致力學(xué)性能降低。

阻燃性能剖析：加入DDP后，PA66的阻燃效果取得明顯提高，隨DDP加入量的增加，熔滴數(shù)量逐步降低，燃燒時間減短。當(dāng)DDP加入量為4%時，熔滴滴落未引燃脫脂棉，垂直燃燒測試為UL94V–0級。FRPA66–4的極限氧指數(shù)可提升至30%以上，實現(xiàn)難燃級別。說明DDP與MCA協(xié)效效果優(yōu)良，可提升PA66的阻燃性能。

得出結(jié)論：將原位聚合法與共聚法相結(jié)合經(jīng)熔融縮聚制取了氮–磷協(xié)效阻燃PA66樹脂，當(dāng)MCA的含量為2%，DDP加入量為4%時，F(xiàn)RPA66–4的極限氧指數(shù)提升至30.6%，垂直燃燒測試達(dá)UL94V–0級。