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聚酰胺6(PA6)是一种重要的热塑性工程塑料,具有良好的力学性能、热性能、加工性能等,在机械、电子和电气工业等领域获得广泛应用。但PA6存在缺口敏感性,对裂纹扩展的抵抗能力较差,低温脆性大,且属于易燃材料,这些缺陷限制了它更广泛应用。因此,对PA6进行增韧改性和阻燃改性十分必要。本文使用有机硅-丙烯酸酯核壳聚合物(SiBMG),增韧和阻燃改性PA6,主要研究其改性效果、结构与性能之间的关系。SiBMG是以低玻璃化转变温度(T_g)的有机硅为核层,壳层接枝共聚甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)。将SiBMG与二乙基次膦酸铝(AlPi)复配,协效阻燃PA6,实现了SiBMG在增韧和阻燃PA6,为同时增韧和阻燃工程塑料工业化生产提供了新的技术路线,颇具科学意义和实用价值。本文采用SiBMG作为PA6增韧剂,以双酚A型环氧树脂(DGEBA)为相容剂,通过熔融共混法制备了PA6/SiBMG/DGEBA共混物,探究了SiBMG、DGEBA添加量对共混物力学性能、加工性能和结晶性能的影响,并对其增韧机理进行较深入的探讨。研究表明,SiBMG对PA6有一定的增韧作用,加入DGEBA后,PA6/SiBMG共混物常温、低温韧性进一步提高。添加10.0 wt%SiBMG、2.0 wt%DGEBA的PA6/SiBMG-10/DGEBA-2.0共混物,常温和-40℃低温的缺口冲击强度达到280.9 J/m和117.6 J/m,相比于纯PA6分别提高了301%和168%,表明SiBMG和DGEBA复合对PA6有显著的增韧作用。研究了SiBMG协效无卤阻燃PA6,单独添加AlPi阻燃PA6,添加11.0 wt%AlPi的PA6/AlPi-11只能达到UL-94 V-1@3.2 mm等级,添加13.0 wt%AlPi的PA6/AlPi-13才能达到UL-94 V-0@3.2 mm等级。将SiBMG与AlPi复配用于PA6的无卤阻燃,添加1.0 wt%SiBMG和10.0 wt%AlPi的PA6/AlPi-10/SiBMG-1.0即可达到UL-94 V-0@3.2 mm阻燃等级。在均能达到UL-94 V-0@3.2 mm等级的情况下,其添加量相对于PA6/AlPi-13下降了15%。对比相同阻燃剂添加量的阻燃体系PA6/AlPi-11和PA6/AlPi-10/SiBMG-1.0的锥形量热测试数据,后者的最大热释放速率(pHRR)和热释放总量(THR)均下降,体系的烟雾释放也得到抑制,烟雾释放速率峰值(pRSR)从PA6/AlPi-11的10.5(m~2/s)/m~2降低到7.6(m~2/s)/m~2。同时,PA6/AlPi-10/SiBMG-1.0的平均质量损失率(mMLR)明显低于PA6/AlPi-11,最终残炭率高于后者。对锥形量热测试后的残炭进行X射线能谱(EDX)测试,从结果可知,硅(Si)、氧(O)元素含量从内部炭层的0.38%、29.18%分别增加到外部炭层的0.99%和39.26%,表明SiBMG会从材料内部向表面迁移。热重-红外联用(TG-FTIR)测试结果表明,SiBMG中的Si元素并不会释放到气相中,基本保留在凝聚相。PA6/AlPi-10/SiBMG-1.0阻燃是气相和凝聚相阻燃共同作用的结果。同时,SiBMG的增韧效果明显,SiBMG与AlPi复配阻燃的PA6复合材料的冲击性能比AlPi单独阻燃PA6的冲击性能更好,当达到相同的UL-94 V-0@3.2 mm阻燃级别,PA6/AlPi-10/SiBMG-1.0相较于PA6/AlPi-13,缺口冲击强度提高了16%,熔体流动速率提高了29%,力学性能和加工性能均有所提高。