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摘要：为了提高建筑用阻燃材料的安全质量，选择熔喷工艺制备聚酰胺66/六氯环三磷腈（PA66/HCCP）无纺布，并对其阻燃和热稳定性性能进行了表征。研究结果表明：PA6/HCCP质量损失出现于306℃温度附近，质量损失百分比为80%，与单一PA6相比发生了略微下降。经阻燃处理后的PA6/HCCP非织造织物导热系数为0.071 W/（m·K），能有效地阻止热量扩散。加入HCCP后，纤维形成了交织缠绕结构，具备较好成纱效果，平均粒径为3.2μm，HCCP加入导致纤维粒径微小变化，形成了更加密集的粒径分布结果。该研究有助于提高对建筑阻燃领域高分子材料的化学性能，有助于提高化学燃烧稳定性。
关键词：阻燃材料；PA66/HCCP无纺布；热稳定性；热量扩散
0引言
无纺布是一种以随机取向排列的高分子网络或纤维织物，被广泛作为滤料和抹布，在建筑装饰领域得到了广泛的应用[1-2]。为了通过喷射熔化工艺来制备高分子非织造织物，就必须确保其能达到适当的黏度，通常可以采用PE或无定形物质的方式[3-4]。
相关方面的研究吸引了很多的研究学者，取得了一定的研究成果。段小超等[5]探究了二乙基次磷酸铝（OP1230）和二氧化硅（SiO2）使用对聚对苯二甲酰己二胺（PA6）树脂的阻燃作用，热氧降解和锥形量热数据证明OP1230和SiO2在PA6T-66阻燃体系中存在协效作用。高喜平等[6]采用熔融共混法制备了PP/PA6/POE阻燃材料，研究PA6对PP阻燃复合材料阻燃性和力学性能的影响，成炭剂PA6加入可显著地提高PP阻燃复合材料的阻燃性能，垂直燃烧等级由原来的无等级提高到了UL-94 V-0级。董昊松等[7]选择熔喷工艺制备聚酰胺66（PA66）/六氯环三磷腈（HCCP）无纺布，PA66加入HCCP后获得更优阻燃效果，形成厚度与面密度都更小无纺布，实现良好的隔热效果，纤维网达到紧密结合的程度，能够实现均匀成网的效果。
在建筑防火等应用领域具有很好的效果，从而有效隔绝外界温度影响，并防止受到高温辐射的伤害[8]。本文采用熔喷法制备得到尼龙6/HCCP非织造织物，以此测定织物微观结构和保温性能。
1实验部分
1.1制备阻燃PA66无纺布
选择PA6与六氯环三磷腈（HCCP）作为原料，在双螺杆挤压机中按照比例加入后进行熔合制备。在100℃下对PA6/HCCP进行10 h真空干燥处理。纤维制备过程如图1所示。
先把PA6、PA6/HCCP置于真空烘箱中加热到105℃经机械能8 h烘干，制得均匀结构的非织造产物。加热聚合物使其熔融后，再搅拌均匀并进行适当挤压，之后通过模具以适当速率进行喷射。距离磨具数厘米处细丝固化，形成缠绕纤维网。
1.2性能表征
使用STA449F3（德国耐驰）热重分析仪热重分析。通过GL002C纤维细度综合分析仪测量纤维直径[9]。通过JSM-6510场发射扫描电子显微镜观察样品形貌。
2结果分析
2.1热稳定性分析
通过对阻燃性能、比表面积和厚度进行测试可以得到10%的HCCP属于最佳配方。图2给出了PA6和PA6/HCCP-10两种试样进行热重测试的结果，表1为本次测试得到的各项参数。PA6和PA6/HCCP裂解反应包含了两个不同变化阶段。介于330～490℃的温度范围内，PA6发生了快速热分解，经计算可知质量损失率达到84%。达到490℃的高温状态时，PA6发生了分解速率的降低，升高到620℃时，所有成分都完全分解，此时已不再有任何残留物，脂肪族碳也在这时发生氧化转变为CO2和CO。
PA6/HCCP复合材料在初始阶段同样有2%的水蒸气散失，其热解过程接近纯PA6。PA6/HCCP的质量损失出现于306℃温度附近，质量损失百分比为80%，与单一PA6相比发生了略微下降[10]。在较高温度环境中，HCCP会被氧化，并产生与偏磷酸相类似的产品，从而达到较强的脱水性、同时，利用碳化反应释放出的热量，还可以使其快速碳化，并在其表面形成一层具备高效保护作用的有机碳层。通过以上处理工艺，将NH3和CO2等不可燃气体组分排出后可以获得更理想阻燃性能。对DTG曲线进行比较可以发现PA6/HCCP的峰值减小了23℃。
研究发现，在大气环境中，HCPs比PA6会更早分解，进而影响PA6热分解过程。因此，不管是在大气还是在氮气情况下，PA6的碳化速度都会加速。但如果阻燃剂耐热性能过高，就会在纤维断裂后也不能起到防护作用。
PA6属于一类具备隔热效果的热塑性速率，可以发挥保温作用。固态物质主要是通过导热的形式来完成传热的过程[11]。针对以上情况，本文对阻燃尼龙6/HCCP非织造织物在常温条件下的导热系数进行测定，见表2。结果表明，经阻燃处理后的PA6/HCCP非织造织物导热系数为0.071 W/mK，与未处理的PA6相比，其导热系数发生了明显下降。可以通过导热系数来判定样品的导热性能，尼龙6/HCCP非织造织物的导热系数非常低，因此可以获得理想的保温性能，并能有效地阻止热量扩散。
2.2结构表征
位于熔喷模出口部位，光纤喷射过程具有明显动力学特点，即在此过程中，纤维直径先逐渐减小，位于集热器周围区域，邻近纤维还会发生交互作用，并最终在集热器表面发生固化。在该试验中，本文测试了样品的表面显微组织，图3显示了PA6和阻燃PA6/HCCP-10样品的SEM微观结构。结果表明，加入HCCP后，两种纤维之间形成了交织缠绕的结构，且加入HCCP后，两种纤维之间还可以形成良好黏结状态，具备较好成纱效果。这是由于喷射过程中，受空气流动作用的影响，在没有完全凝固的状态下与其他纤维结合在一起。不考虑加工过程中组织粗化的现象，对各项指标开展统计分析。结果表明，PA6中的组织粒径为3.8μm，而PA6/HCCP-10的平均粒径为3.2μm，说明HCCP的加入导致纤维粒径发生了微小变化，并且形成了更加密集的粒径分布结果。
3结论
本文开展HCCP添加对建筑用PA66阻燃无纺布热稳定性的影响分析，取得如下有益结果：
1）PA6/HCCP质量损失出现于306℃温度附近，质量损失百分比为80%，与单一PA6相比略微下降。经阻燃处理后PA6/HCCP非织造织物导热系数为0.071 W/mK，能有效地阻止热量扩散。
2）加入HCCP后，纤维形成了交织缠绕结构，具备较好成纱效果，平均粒径为3.2μm，HCCP加入导致纤维粒径微小变化，形成了更加密集的粒径分布结果。
参考文献
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[2]惠飞，丛波，江黎丽，等.无机水合物掺杂热固复合聚苯板的燃烧性能[J].消防科学与技术，2020，39（10）：1412-1414.
[3]唐印，王顺平，李刚，等.三聚氰胺硬质泡沫的性能及应用[J].化工新型材料，2020，48（S1）：146-149.
[4]汤洪梅，高华，陆安良.聚氨酯硬泡在节能建筑中的应用及性能优化研究进展[J].合成树脂及塑料，2020，37（5）：91-94.
[5]段小超，常飞，褚照哲，等.耐高温尼龙PA6T-66的阻燃改性研究[J].现代塑料加工应用，2024，36（1）：27-30.
[6]高喜平，张兴刚，卢梦雅，等.聚酰胺6对聚丙烯/膨胀阻燃体系阻燃性和力学性能的影响[J].化工新型材料，2023，51（8）：168-171.
[7]董昊松，杨志年，周云龙.HCCP添加量对建筑用PA66阻燃无纺布性能的影响[J].塑料工业，2021，49（10）：101-105.
[8]刘辉.无纺布用阻燃粘胶纤维黄变快速测试方法[J].人造纤维，2016，46（3）：31-32.
[9]任元林，程博闻，张金树，等.阻燃PP纺粘无纺布的性能研究[J].合成纤维工业，2007（4）：11-13.
[10]蔡普宁，林娜，赵领航.消防服用芳纶隔热层面料的热防护性能研究[J].产业用纺织品，2015，33（6）：21-24.
[11]张佳琪，曹伟，蒋铭凯，等.室内典型污染源中有机磷阻燃剂的释放规律[J].环境化学，2020，39（9）：2339-2348.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
本文标签：
HCCP添加下建筑阻燃用PA66无纺布热稳定性分析论文
人参与 2024-12-26 11:35:35 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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