一个基于可扩展石墨的多材料阻燃系统,用于玻璃纤维增强的PA6
Florian Tomiak1,2, Melanie Zitzmann1,2, Dietmar Drummer1,2
1Institute of Polymer Technology, Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nürmberg, Am Weichselgarten 10, 91058 Erlangen, Germany.
Polymers
|October 28, 2023
概括
使用可扩展石墨,二甲基酸盐,胺聚酸盐和蒙莫里隆石的新型阻燃系统显著提高了聚胺6的消防安全性. 这种协同方法实现了UL-94 V0评级,具有出色的燃烧稳定性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 消防安全工程 消防安全工程
背景情况:
- 聚胺6 (PA6) 是一种广泛使用的工程热塑性塑料.
- 提高PA6的阻燃性对于其在苛刻环境中的应用至关重要.
- 现有的阻燃系统在平衡效率,环境影响和机械性能方面经常面临挑战.
研究的目的:
- 开发和评估玻璃纤维增强聚胺6 (PA6) 的协同多材料阻燃系统.
- 调查开发系统的阻燃机制和性能.
- 评估阻燃系统对PA6的热稳定性和焦炭形成的影响.
主要方法:
- 制备PA6复合材料,其中包括可扩展石墨 (EG),二甲基酸盐 (AlPi),胺聚酸盐 (MPP) 和蒙莫里隆石 (MMT).
- 使用UL-94垂直燃烧测试和限制氧指数 (LOI) 测量进行消防性能评估.
- 通过合热重力测量分析 (TGA) 和富里埃变换红外光谱 (FTIR) 进行热分析.
- 圆热量计用于评估热释放率 (HRR),最大平均热释放率 (MAHRE) 和总烟雾产量 (TSP).
- 焦炭残留分析,包括机械稳定性测试.
主要成果:
- 协同作用的EG/AlPi/MPP/MMT系统在20%的重量中获得了UL-94 V0分类,在PA6中获得了32%的LOI (25重量%玻璃纤维).
- 观察到显著减少的热释放率,峰值HRR为103kW/m2和MAHRE为33kW/m2.
- 总烟雾产量 (TSP) 特别低,为3.8 m2.
- 证明了异常的炭残留稳定性,能够承受35g/cm2的面积重量而没有变形.
结论:
- 协同的多材料阻燃系统有效地提高了玻璃纤维增强PA6的消防安全性.
- 该系统促进了强烈的煤炭形成,从而降低了可燃性和烟雾排放.
- 开发的阻燃复合材料具有卓越的热稳定性和焦炭完整性,适合高性能应用.
