北化潘凯教授团队 Polym. Degrad. Stab.:本征阻燃生物基聚酰胺56的分子设计与制备
2022-12-19 来源:高分子科技
发展绿色低碳材料是目前响应双碳政策的重要途径,高分子材料正逐渐向着高性能化、功能化、绿色化和资源化方向发展,生物基高分子迎来历史性发展机遇。聚酰胺作为性能优异、产量巨大、用途广泛的工程塑料在国民经济产业中有着不可替代的重要地位,生物基聚酰胺56作为一种绿色低碳、性能优异的聚酰胺材料,在工程塑料和纺织化纤领域有着重要的应用潜力。然而,在特殊应用领域和极端使用环境下,其阻燃性能需要进一步提升。目前常用聚酰胺阻燃改性技术有机械共混、阻燃后整理以及化学改性,前两种物理改性方式存在阻燃剂用量大,机械性能降低,阻燃效果不持久的问题,而化学改性对阻燃剂要求高,技术难度大,多处于研究阶段。
图1 生物基共聚阻燃聚酰胺56的制备流程图
图2. 共聚阻燃聚酰胺56的阻燃机理
随后,系统研究了生物基共聚阻燃聚酰胺56的结构与性能,随着阻燃剂的引入,FRPA56结晶度、分子量、氢键密度略微下降,导致FRPA56力学性能和耐热性降低,但阻燃性能大幅提高。为进一步揭示FRPA56的阻燃机理,作者详细表征了树脂的燃烧行为、残炭组织结构、热裂解气体产物,结果表明,共聚阻燃剂能够促进聚酰胺脱水成炭形成致密炭层,隔绝空气并阻止热量向内部传递,起到凝聚相阻燃效果;在燃烧气相产物中,阻燃剂降解碎片产生自由基,能够中止聚酰胺的链式降解,同时生成的氨气、水蒸气能够稀释可燃气体,起到气相阻燃作用(图2)。
全文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141391022003901?dgcid=coauthor
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