成果名称 ---【 阻燃尼龙6/粘土纳米复合材料 】

基本信息
所属机构
中国科学技术大学
主题词
阻燃;尼龙6;纳米复合材料
研究起止时间
2001.01 至2004.09
成果公报内容
本项目是由安徽省科技十五攻关项目"阻燃聚合物(工程塑料)/层状无机物纳米复合材料的研究"(No.01402001)、国家自然科学基金"清洁聚合物/层状无机物纳米复合材料阻燃机理的研究" (No.50003008)、国家自然科学基金"城市地铁火灾防治中的热物理问题"(No.50323005)、科技部973项目"火灾动力学演化与防治基础"(No.2001CB409600)的子课题"高效清洁阻燃新技术原理"提供支持。 聚合物广泛应用于生产和生活各个领域。但是聚合物材料本身很容易燃烧。当火灾发生时,造成巨大的人身伤亡和财产损失。为了减少聚合物材料可能对人们生命和财产以及周围的环境造成的危害,必须对材料进行阻燃处理。当前使用的阻燃剂包括含卤体系和无卤体系;含卤体系阻燃剂燃烧时释放大量烟尘、有毒或腐蚀性的气体,火灾中妨碍救火和人员的疏散甚至危害其生命,腐蚀设备,造成"二次污染"和大气污染;无卤体系中磷系阻燃剂价格偏高且易水解或热稳定性差;金属氢氧化物,添加量大,影响材料的其它性能。 本项目针对现有聚合物材料阻燃技术存在的问题以及聚合物/粘土纳米复合材料潜在的应用前景,在考虑阻燃聚合物本身力学性能、成本及潜在的环境污染等问题,利用粘土的纳米插层反应、无卤阻燃等技术并结合火灾安全工程设计原理,通过熔融共混一步法,制备阻燃尼龙6/粘土纳米复合材料,其创新点包括:(1)利用纳米复合技术,在尼龙6中形成纳米复合微结构,提高材料的阻燃性能,降低材料的潜在火灾危险性、改善材料的阻燃和力学性能;(2)将纳米复合和阻燃技术相结合,制备阻燃纳米复合材料,建立高效协同阻燃体系,符合环保要求;(3)依据火灾安全设计原理和火灾危险性,设计并制备了阻燃尼龙6/粘土纳米复合体系,该产品无卤,低毒满足了火灾安全性的要求。 本项目阻燃尼龙6/粘土纳米复合材料经安徽省产品质量监督检验所和消防产品质量监督检测站根据GB/T2408-98、GB2406-93、UL94、GB/T1040-92、GB/T1043-93、GB/T9341-2000、GB/T1634-79、ISO5660[锥形量热计(35kw)]标准进行测试,阻燃性能达到UL94V0级,并具有优良的力学性能。其主要性能指标如下: 序号 检 验 项 目 检验结果 1 氧指数(%) 31.5 2 垂直燃烧实验 UL94-V0 3 最大热释放速率(kw/m2) 248 4 最大比消光面积(m2/Kg) 511 5 拉伸断裂强度(MPa) 90 6 简支梁冲击强度(KJ/m2) 11.4 7 弯曲强度(MPa) 132 8 弯曲模量(GPa) 3.8 9 热变形温度( C) 159 本项目的阻燃尼龙6/粘土纳米复合材料具有广泛的市场前景,将广泛应用于许多场合,产生良好的经济效益;同时阻燃纳米复合材料的制备必将减少目前已有的含卤阻燃剂的生产量,从而间接地减少其在生产过程中和材料燃烧过程中对环境的污染,其社会效益更是无法估量的。该项研究具有重要的科学意义和实用价值,总体水平达到了国际先进水平。目前正在针对大规模应用进行工业性放大试验。 本项目是由安徽省科技十五攻关项目"阻燃聚合物(工程塑料)/层状无机物纳米复合材料的研究"(No.01402001)、国家自然科学基金"清洁聚合物/层状无机物纳米复合材料阻燃机理的研究" (No.50003008)、国家自然科学基金"城市地铁火灾防治中的热物理问题"(No.50323005)、科技部973项目"火灾动力学演化与防治基础"(No.2001CB409600)的子课题"高效清洁阻燃新技术原理"提供支持。 聚合物广泛应用于生产和生活各个领域。但是聚合物材料本身很容易燃烧。当火灾发生时,造成巨大的人身伤亡和财产损失。为了减少聚合物材料可能对人们生命和财产以及周围的环境造成的危害,必须对材料进行阻燃处理。当前使用的阻燃剂包括含卤体系和无卤体系;含卤体系阻燃剂燃烧时释放大量烟尘、有毒或腐蚀性的气体,火灾中妨碍救火和人员的疏散甚至危害其生命,腐蚀设备,造成"二次污染"和大气污染;无卤体系中磷系阻燃剂价格偏高且易水解或热稳定性差;金属氢氧化物,添加量大,影响材料的其它性能。 本项目针对现有聚合物材料阻燃技术存在的问题以及聚合物/粘土纳米复合材料潜在的应用前景,在考虑阻燃聚合物本身力学性能、成本及潜在的环境污染等问题,利用粘土的纳米插层反应、无卤阻燃等技术并结合火灾安全工程设计原理,通过熔融共混一步法,制备阻燃尼龙6/粘土纳米复合材料,其创新点包括:(1)利用纳米复合技术,在尼龙6中形成纳米复合微结构,提高材料的阻燃性能,降低材料的潜在火灾危险性、改善材料的阻燃和力学性能;(2)将纳米复合和阻燃技术相结合,制备阻燃纳米复合材料,建立高效协同阻燃体系,符合环保要求;(3)依据火灾安全设计原理和火灾危险性,设计并制备了阻燃尼龙6/粘土纳米复合体系,该产品无卤,低毒满足了火灾安全性的要求。 本项目阻燃尼龙6/粘土纳米复合材料经安徽省产品质量监督检验所和消防产品质量监督检测站根据GB/T2408-98、GB2406-93、UL94、GB/T1040-92、GB/T1043-93、GB/T9341-2000、GB/T1634-79、ISO5660[锥形量热计(35kw)]标准进行测试,阻燃性能达到UL94V0级,并具有优良的力学性能。其主要性能指标如下: 序号 检 验 项 目 检验结果 1 氧指数(%) 31.5 2 垂直燃烧实验 UL94-V0 3 最大热释放速率(kw/m2) 248 4 最大比消光面积(m2/Kg) 511 5 拉伸断裂强度(MPa) 90 6 简支梁冲击强度(KJ/m2) 11.4 7 弯曲强度(MPa) 132 8 弯曲模量(GPa) 3.8 9 热变形温度( C) 159 本项目的阻燃尼龙6/粘土纳米复合材料具有广泛的市场前景,将广泛应用于许多场合,产生良好的经济效益;同时阻燃纳米复合材料的制备必将减少目前已有的含卤阻燃剂的生产量,从而间接地减少其在生产过程中和材料燃烧过程中对环境的污染,其社会效益更是无法估量的。该项研究具有重要的科学意义和实用价值,总体水平达到了国际先进水平。目前正在针对大规模应用进行工业性放大试验。
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