納米乙烯基硅樹脂微球/改性氫氧化鎂協同阻燃PA6的探索

聚酰胺6（PA6）因其優異的機械性能和加工性能，在汽車、電子電器、紡織等領域得到廣泛應用。然而，PA6具有較高的可燃性，限制了其在某些對阻燃性能有嚴格要求的應用場合中的使用。近年來，通過添加無鹵阻燃劑來提高PA6的阻燃性能成為研究熱點。納米乙烯基硅樹脂微球（nano-VSR microspheres）和改性氫氧化鎂（MH）作為一種高效的無鹵阻燃體系，因其良好的阻燃效果和環境友好性而受到廣泛關注。本文旨在探討納米乙烯基硅樹脂微球與改性氫氧化鎂協同阻燃PA6的性能及其機理。

實驗材料與方法

實驗材料

• PA6：作為基體材料。
• 納米乙烯基硅樹脂微球：具有良好的熱穩定性和阻燃性能。
• 改性氫氧化鎂：通過表面改性劑（如硅烷偶聯劑）處理的氫氧化鎂，以改善其在PA6基體中的分散性和界面相容性。
• 其他助劑：如分散劑、增容劑等。

實驗方法

1. 表面改性：將氫氧化鎂用硅烷偶聯劑進行表面改性處理，以提高其在PA6基體中的分散性和相容性。
2. 共混制備：將PA6與納米乙烯基硅樹脂微球以及改性氫氧化鎂按照設定的比例混合，通過熔融共混的方式制備復合材料。
3. 性能測試：
• 阻燃性能測試：采用極限氧指數（LOI）測試、垂直燃燒測試（UL-94）等方法評估復合材料的阻燃性能。
• 力學性能測試：通過拉伸強度、彎曲強度等力學性能測試評價復合材料的力學性能。
• 熱穩定性測試：使用熱重分析（TGA）和差示掃描量熱法（DSC）評估復合材料的熱穩定性。
• 微觀結構表征：通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察復合材料的微觀結構，了解氫氧化鎂和納米乙烯基硅樹脂微球在PA6基體中的分布情況。

結果與討論

1. 阻燃性能：實驗結果顯示，添加了納米乙烯基硅樹脂微球和改性氫氧化鎂的PA6復合材料表現出顯著的阻燃效果。改性氫氧化鎂在高溫下分解產生的水分起到了降溫作用，并形成保護層，而納米乙烯基硅樹脂微球則能夠提高復合材料的熱穩定性，兩者協同作用，有效提高了PA6的阻燃性能。
2. 力學性能：盡管添加了阻燃劑，但通過優化配方，復合材料的力學性能得到了較好的保持。適當的納米乙烯基硅樹脂微球添加量有助于改善PA6的韌性，而改性氫氧化鎂的加入則有助于提高材料的剛性。
3. 熱穩定性：熱重分析表明，改性氫氧化鎂和納米乙烯基硅樹脂微球的加入提高了PA6復合材料的熱分解溫度，顯示出更好的熱穩定性。
4. 微觀結構：SEM觀察顯示，改性氫氧化鎂在PA6基體中分散均勻，形成了良好的界面結合，有利于提高阻燃性能。

通過納米乙烯基硅樹脂微球與改性氫氧化鎂的協同作用，可以顯著提高PA6的阻燃性能，同時保持良好的力學性能和熱穩定性。這一研究為開發高性能無鹵阻燃PA6復合材料提供了理論依據和技術支持。