摘要：系統(tǒng)地研究了十溴二苯乙烷（DBDPE）阻燃尼龍 66 在擠出和注塑工藝過程中的熱穩(wěn)定性。為保持阻燃性能，采用自由基**和超支化聚酯增塑技術(shù)有效地提高了熱穩(wěn)定性。采用包含 12% 的十溴二苯乙烷（DBDPE）、4% 的三氧化二銻（Sb?O?）以及 30% 玻璃纖維（GF）的基礎(chǔ)配方，通過各種表征和測試方法分析了熱穩(wěn)定性不足的原因。機(jī)理研究表明，增加抗氧化劑含量以及引入超支化聚酯能夠有效抑制高溫和高剪切對材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的不利影響，從而提高加工過程中的熱穩(wěn)定性。
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1. 引言
尼龍 66 是一種廣泛應(yīng)用的工程聚合物，因其出色的機(jī)械性能和熱性能而聞名，適用于汽車、電氣和工業(yè)領(lǐng)域中要求嚴(yán)苛的應(yīng)用場景。然而，添加像十溴二苯乙烷（DBDPE）這樣的阻燃劑會損害其熱穩(wěn)定性，特別是在擠出和注塑過程中遇到的高溫和高剪切條件下。這一問題對材料性能和生產(chǎn)效率都構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，本研究著重在不損害其阻燃性能的前提下，提高基于十溴二苯乙烷（DBDPE）的阻燃尼龍 66 的熱穩(wěn)定性。通過加入自由基**劑和超支化聚酯，材料的熱穩(wěn)定性得以增強(qiáng)，為高性能加工提供了**的解決方案。
2. 材料與方法
2.1 材料，基礎(chǔ)配方包括：
基體：尼龍 66
阻燃劑：十溴二苯乙烷（DBDPE，質(zhì)量占比 12%）
協(xié)效劑：三氧化二銻（Sb?O?，質(zhì)量占比 4%）
增強(qiáng)材料：玻璃纖維（GF，質(zhì)量占比 30%）
2.2 改性技術(shù)
自由基：添加除自由基劑以中和加工過程中產(chǎn)生的活性氧物質(zhì)（ROS）。
超支化聚酯增塑：引入超支化聚酯以減少內(nèi)應(yīng)力，并在剪切作用下增強(qiáng)分子的流動性。
2.3 表征與測試
利用以下方法分析改性體系的熱穩(wěn)定性：
熱重分析（TGA）：用于評估熱分解行為。
差示掃描量熱法（DSC）：用于評定熱轉(zhuǎn)變情況。
傅里葉變換紅外光譜（FTIR）：用于識別材料中的結(jié)構(gòu)變化。
掃描電子顯微鏡（SEM）：用于觀察加工后材料的形態(tài)變化。
此外，還對機(jī)械性能和阻燃性能進(jìn)行了測試，以確保性能得以保持。
3. 結(jié)果與討論
3.1 熱穩(wěn)定性不足的原因
基于十溴二苯乙烷（DBDPE）/ 玻璃纖維（GF）的尼龍 66 體系出現(xiàn)顯著的熱穩(wěn)定性問題，原因如下：
氧化作用：在高溫下，十溴二苯乙烷（DBDPE）發(fā)生氧化降解，導(dǎo)致?lián)]發(fā)性副產(chǎn)物的釋放，從而破壞了聚合物基體的穩(wěn)定性。
剪切誘導(dǎo)的機(jī)械應(yīng)力：在擠出和注塑過程中，高剪切力造成微觀結(jié)構(gòu)的破壞，進(jìn)一步加劇了熱不穩(wěn)定性。
3.2 除去自由基的作用
除去自由基在中和活性氧物質(zhì)（ROS）方面非常有效，而活性氧物質(zhì)（ROS）是熱降解的主要誘因。通過阻止聚合物中的斷鏈反應(yīng)以及抑制十溴二苯乙烷（DBDPE）的氧化，顯著提高了體系的熱穩(wěn)定性。
機(jī)理：自由基**機(jī)制涉及提供氫原子來穩(wěn)定自由基，從而終止降解鏈反應(yīng)。熱重分析（TGA）和差示掃描量熱法（DSC）的結(jié)果顯示，添加了**劑的體系起始分解溫度延遲，表明其對熱應(yīng)力的抵抗力有所提高。
3.3 超支化聚酯增塑的影響
添加超支化聚酯產(chǎn)生了雙重效果：
增強(qiáng)分子流動性：增塑作用減少了內(nèi)應(yīng)力，減輕了加工過程中剪切力的影響。
結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化：聚酯起到了增容劑的作用，改善了阻燃劑與尼龍基體之間的界面結(jié)合，從而減少了微孔的形成。
熱性能改善：熱重分析（TGA）數(shù)據(jù)顯示，含有超支化聚酯的樣品展現(xiàn)出更高的熱穩(wěn)定性，失重速率降低且熱分解溫度升高。掃描電子顯微鏡（SEM）圖像表明，加工后的樣品表面形貌得到改善，微孔和裂紋更少。
3.4 抗氧化劑與超支化聚酯的協(xié)同作用
當(dāng)抗氧化劑與超支化聚酯結(jié)合使用時，觀察到熱穩(wěn)定性有協(xié)同增強(qiáng)的效果。該組合體系有效地抑制了氧化和機(jī)械降解機(jī)制，形成了一種性能優(yōu)良的阻燃尼龍 66 配方。
4. 結(jié)論
本研究表明，通過除去自由基和超支化聚酯增塑技術(shù)，可顯著提高十溴二苯乙烷（DBDPE）阻燃尼龍 66 在擠出和注塑過程中的熱穩(wěn)定性。主要研究結(jié)果如下：增加抗氧化劑含量可有效抑制氧化降解。超支化聚酯增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性并減少了剪切誘導(dǎo)的損傷。這些技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用為熱穩(wěn)定性不足的問題提供了解決方案。這些進(jìn)展為優(yōu)化用于工業(yè)應(yīng)用的阻燃尼龍 66 配方提供了一種很有前景的方法。未來的研究將側(cè)重于微調(diào)添加劑濃度以及探索替代性的阻燃劑，以進(jìn)一步提高材料在苛刻加工條件下的性能。
