摘要: 聚合物大多本身含有C-H结构，极易点燃，由聚合物燃烧而造成的重大火灾安全事故频频发生，于国于民都造成了难以弥补的巨大损失。聚酰胺6（PA6）纤维作为全球三大合成纤维之一，制品广泛应用于各领域，但其极限氧指数（LOI）仅为20~21%，极易引燃触发... 展开 聚合物大多本身含有C-H结构，极易点燃，由聚合物燃烧而造成的重大火灾安全事故频频发生，于国于民都造成了难以弥补的巨大损失。聚酰胺6（PA6）纤维作为全球三大合成纤维之一，制品广泛应用于各领域，但其极限氧指数（LOI）仅为20~21%，极易引燃触发火灾，因此阻燃PA6纤维的研发具有紧迫性和重要性。随着欧盟REACH和RoHS法规的修订执行和民众自身保护意识的提高，磷（P）系、氮（N）系、硅（Si）系阻燃剂因低毒、环保或较高阻燃效率等属性而成为传统卤系阻燃剂的有效替代者，但鉴于其各自的局限性，通常采用阻燃协效体系以提高阻燃效率。 本文遴选P-N-Si协效阻燃体系对PA6进行阻燃改性并熔纺制备阻燃纤维，利用极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL94）、扫描电镜（SEM）、热失重（TG）、差式扫描量热（DSC）、裂解气相色谱-质谱（PyGC-MS）等对其结构、性能及协效阻燃机理进行分析。主要研究结果如下： （1）以二乙基次膦酸铝（ADP）为主阻燃剂，通过探索单独添加ADP对PA6样条阻燃性能的变化趋势来确定协效阻燃配方中ADP的含量范围；随着ADP添加量的增加，PA6样条的LOI值呈上升趋势，确定以总体系中添加7wt%ADP为基础，分别选择氰尿酸三聚氰胺/二氧化硅（MCA/SiO2）、氨基磺酸胍/二氧化硅（GAS/SiO2）构成P-N-Si协效阻燃体系。调控双螺杆各区温度参数分别制备不同比例的ADP/MCA/SiO2与ADP/GAS/SiO2阻燃切片,当其阻燃配方分别为7ADP/2MCA/2SiO2与7ADP/3GAS/2SiO2可达到27.0%与27.2%的LOI值，同时燃烧过程中未见熔滴，垂直燃烧等级均为UL94V-0级别。两者的协同阻燃体系表现为凝聚相与气相协同阻燃机理，有效提高了PA6高温时的成炭量。凝聚相中，ADP可与PA6的裂解碳链形成-Al-O-键，并且SiO2的存在也增强了炭层的强度，同时MCA与GAS分解产生NH3等不燃气体使得炭层得以膨胀，从而有效隔绝了未燃区域与燃烧区域。气相中，ADP裂解释放的次膦酸自由基可脱乙基化绑定燃烧区域内的OH·，MCA与GAS分解产生的CO2、NH3、SO2、H2O等不燃气体稀释了燃烧区域的氧气。 （2）阻燃PA6流变性能研究发现，阻燃PA6与PA6的流动行为相似，并且随着温度T的升高，非牛顿指数n增大，结构粘度指数?η降低，合理利用其流变结果调整纺丝机螺杆转速、温度等参数，熔纺制备PA6/7ADP/2MCA/2SiO2与PA6/7ADP/3GAS/2SiO2阻燃纤维。阻燃剂在纤维中均匀分散；阻燃纤维的取向与结晶度较PA6纤维有所下降、沸水及干热收缩率略有升高；而力学性能下降幅度较小，仍可满足后道纺织要求。同时阻燃纤维针织袜筒的LOI值相较PA6的有所提高，且损毁长度也有一定程度的减小。 收起