１试验部分
１．１主要原料
ＰＡ６，１０１３Ｂ，日本宇部；ＡＬＰｉ，ＯＰ１２４０，德国科莱恩；ＡＰＰ，ＣＦ－ＡＰＰ２０１，浙江龙游戈德化工公司；ＣＢ，２５０Ｇ，特密高公司；ＥＶＡ，ＥＶＡ２８，日本住友公司。
１．２主要设备及仪器
密炼机，Ｓ（Ｘ）Ｍ－１Ｌ－ＫＡ，常州溯源橡塑科技有限公司；平板硫化机，ＸＬＢ－Ｄ３５０×３５０×２，常州市第一橡塑设备有限公司；氧指数测定仪，ＪＦ－３，南京市江宁区分析仪器厂；水平垂直燃烧测定仪，ＣＺＦ，南京市江宁区分析仪器厂；热重示差扫描量热仪，ＴＧ２０９Ｆ３，德国耐驰公司；场发射扫描电子显微镜，ＳＵＰＲＡ５５，德国蔡司公司。
１．３阻燃ＥＶＡ母粒的制备
将膨胀石墨，ＡＰＰ，ＥＶＡ按配方进行称量，然后在密炼机上于２００℃进行共混８ｍｉｎ，混合均匀后取出、剪碎待用。
１．４无卤阻燃和永久抗静电ＰＡ６的制备
将ＰＡ６和ＡＬＰｉ在１２０℃鼓风干燥烘箱中干燥６ｈ，将干燥好的原料分别按配方加入到２３０℃密炼机中混合８ｍｉｎ，密炼机转速为６０ｒ／ｍｉｎ，待混合均匀后将自制的ＥＶＡ母粒按设定的份数加入密炼机中，混合４ｍｉｎ，密炼机转速为４０ｒ／ｍｉｎ，将取出的料于２３０℃平板硫化机中模压成用于燃烧试验和电阻测试的标准样条，压力１０ＭＰａ，热压时间４ｍｉｎ，冷压时间１ｍｉｎ。
１．５性能测试
１．５．１极限氧指数按ＧＢ／Ｔ２４０６—２００８测试，试样尺寸为１３０ｍｍ×６．５ｍｍ×３ｍｍ。
１．５．２垂直燃烧按ＧＢ／Ｔ２４０８—２００８测试，试样尺寸为１３０ｍｍ×１３ｍｍ×３．２ｍｍ。
１．５．３热失重分析（ＴＧＡ）：气氛为氮气，流量为５０ｍＬ／ｍｉｎ，从室温升到８５０℃，升温速率分别为５，１０，１５，２０℃／ｍｉｎ。
１．５．４场发射扫描电镜分析：将压制成型的样条在液氮下脆断，经表面喷金后用ＳＥＭ观察断面形貌
１．５．５表面电阻测试：将压制成型的片材放置在电阻盒的电极之间，调节电极到适当位置，测试复合材料的表面电阻值。
２结果与讨论
２．１阻燃抗静电性能
表１列出了ＰＡ６中添加ＡＬＰｉ和ＣＢ以及其他助剂的表面电阻和垂直燃烧试验结果。纯ＰＡ６的极限氧指数为２５％，没有通过ＵＬ－９４垂直燃烧测试，且燃烧过程中容易产生滴落。随ＰＡ６中ＡＬＰｉ添加量的增加，复合材料的极限氧指数呈现整体上升的趋势，当ＡＬＰｉ添加量增加到１５份时，复合材料的极限氧指数增加到３１％，此时可以通过ＵＬ－９４Ｖ－０级。在基体和阻燃剂份数不变的情况下，随着ＣＢ添加量的不断增加，复合材料的极限氧指数从３１％下降到２５％，但对垂直燃烧测试基本没有影响，复合材料仍能通过ＵＬ－９４Ｖ－０级。从表面电阻值可以看出，抗静电剂ＣＢ的加入并没有很好地改善复合材料的抗静电效果，这是由于ＰＡ６具有较强的极性，容易浸润ＣＢ表面，ＣＢ在其基体的分布过于均匀，故其渗滤阀值较高。当加入１５份的ＥＶＡ后，复合材料的表面电阻明显减小，说明ＥＶＡ的加入显著降低了体系的渗滤阀值，完全可以达到抗静电的要求，但是此时却难以通过ＵＬ－９４垂直燃烧测试。当加入２２份自制母粒后，复合材料的抗静电和阻燃能够同时达到要求。
２．２ＴＧＡ分析
在升温至４００℃过程中，纯ＰＡ６质量基本没有减轻，说明纯ＰＡ６在此之前并未发生降解反应，相对于曲线１，曲线２和曲线３在４００℃前均出现了缓慢的分解现象，在４３０℃附近达到最大质量分解速率，残留炭有所增加，分别为３．６％和１１．８％。在添加了１５份ＥＶＡ之后，与曲线３相比，曲线４在４００℃之前就已经出现较大的分解，在３７０℃附近出现了一个较明显的降解峰，这是由于体系中的ＥＶＡ在高温下提前分解造成的。当体系中添加２２份的自制母粒后，相对于曲线４的２个降解峰，曲线５的２个降解峰明显向高温方向移动，这说明自制母粒提高了ＥＶＡ的稳定性，使得整个复合材料的阻燃效果得到了很大的改善。
２．３场发射扫描电镜分析
白色发亮的颗粒状物为ＣＢ，黑色的基体为ＰＡ６。从图２（ａ）可以看出，只添加ＡＬＰｉ和ＣＢ的情况下，由于ＰＡ６的表面张力较大，使得ＣＢ与ＰＡ６的相互作用强，减少了ＣＢ粒子间的接触，ＣＢ很均匀地分散在ＰＡ６基体中，相邻的ＣＢ粒子之间距离较大，粒子与粒子之间基本无接触，电子在复合体系中移动时仍会遇到绝缘体基体而受到阻碍，导电通路形成困难，因而复合材料的电阻率较大。图２（ｂ）中，由于ＥＶＡ的加入，改变了ＣＢ在基体中的分散情况，ＣＢ粒子之间彼此接触，并且有类似于聚合物取向的趋势，基本横向排列，形成了一个良好的导电通道，大大降低了复合材料的电阻。２．４热降解动力学分析利用Ｆｌｙｎｎ－Ｗａｌｌ－Ｏｚａｗａ积分法对复合材料在不同升温速率（β）下的热失重曲线进行处理，以ｌｇβ对１／Ｔ作图，得到图３，Ｔ为绝对温度，其中ａ为分解度。，当０．２≤α≤０．６时，图３（ａ）中ａ＝０．４和ａ＝０．６的２条直线近似平行，求出活化能均为２０６ｋＪ／ｍｏｌ，由ａ＝０．２的直线斜率求出活化能为１７９ｋＪ／ｍｏｌ。图３（ｂ）中ａ＝０．４和ａ＝０．６的２条直线近似平行，求出活化能为２２０ｋＪ／ｍｏｌ，由ａ＝０．２的直线斜率求出活化能为１７３ｋＪ／ｍｏｌ。图３（ｃ）中３条直线都不平行，分别求出的活化能为１７８ｋＪ／ｍｏｌ（ａ＝０．２），２２８ｋＪ／ｍｏｌ（ａ＝０．４），３３５ｋＪ／ｍｏｌ（ａ＝０．６）。图３（ｄ）中的３条直线近似平行，由此求出的活化能为１６６ｋＪ／ｍｏｌ。由热降解活化能数据可以看出，纯ＰＡ６的热降解过程是单一的，且活化能最低，所以较易燃烧。当ＰＡ６基体中加入１５份ＡＬ－Ｐｉ后，复合材料的活化能从初始降解时的１７９ｋＪ／ｍｏｌ（α＝０．２）升高到２０６ｋＪ／ｍｏｌ（α＝０．４，α＝０．６），可以看出阻燃剂ＡＬＰｉ的加入减缓了复合材料的热降解过程。
３结论
ａ）ＡＬＰｉ对ＰＡ６有很好的阻燃效果，当添加量为１５份时复合材料的阻燃效果就可以通过ＵＬ－９４垂直燃烧Ｖ－０级，复合材料的氧指数达到３１％。ｂ）电阻测试表明，单独添加ＣＢ时，无法达到抗静电效果，加入增韧剂ＥＶＡ后，复合材料的电阻值下降８个数量级，由扫描电镜可以看出ＥＶＡ的加入有利于ＣＢ在复合材料中形成导电通工程经济论文路。ｃ）热降解动力学表明，阻燃剂的加入促进了ＰＡ６复合材料的提前分解，有利于在复合材料表面形成保护性炭层，从而提高复合材料的阻燃性能，使复合材料的热降解过程减缓。
作者：陶国良 单位：常州大学材料科学与工程学院
