慧正资讯：尼龙基高分子材料作为一种功能性复合材料，因其具有较好加工性能、密度低、耐腐蚀性、耐候性、机械性能良好、尤其是电气性能优异等优点，而被广泛应用于各类芯片封装、微电子、航空航天以及电气设备的热管理领域。其中，尼龙6（PA6），因其在加工可塑性、导热性以及绝缘性方面独具优势，目前，针对PA6抑烟阻燃的研究已然成为研究热点。

水镁石法氢氧化镁作为绿色环保阻燃剂，具有吸热、稀释、隔热、中和效益，其受热分解时可吸收大量热量，降低燃烧物表面的温度，高温下分解得到的水蒸气可有效稀释燃烧物周围的氧气浓度，热解产物（MgO）是一种耐热陶瓷前驱体，可覆盖在聚合物表面，起到物理阻隔的效应，还能有效吸附并中和燃烧产生的酸性及部分腐蚀性气体，起到进一步降低烟气释放量的效果。

为研究氢氧化镁颗粒细度对PA6阻燃效果的影响，笔者选用了广源集团生产的不同细度的氢氧化镁产品应用于PA6中，研究了粒径对阻燃性能和力学性能的影响。

将尼龙6在鼓风干燥箱中110 °C隔夜烘干，填料在70 °C下干燥，并按表1中所述配方称取原料进行预分散，充分搅拌后利用双螺杆挤出机造粒（加工温度225-245℃），所得粒料在110 °C下烘干，之后通过注塑机制备成各类性能测试样条备用。

表1阻燃PA6复合基材实验配方

采用MS-3000E激光粒度仪测量粉体的粒径及其分布；比表面积仪测试比表面积；采用熔体流动仪MFI-1211对PA6基材的熔融指数按照GB/T 3682.1-2018测试；采用万能力学试验机对PA6基材的拉伸强度和断裂伸长率按照GB/T 1040.1-2018进行了测试；采用电悬臂梁冲击试验机按照GB/T 1843-2008对PA6基材的冲击强度进行了测试；利用JF-5氧指数测试仪按照标准GB/T2406.2-2009对PA6基材的氧指数进行了测试；并通过水平垂直燃烧仪按照GB/T 8333-202对PA6基材进行了测试；采用维卡热变形温度测定仪按照GB/T 1633-2000对PA6基材的热变形温度进行了测试。

表2为不同细度氢氧化镁的细度指标，随着超细研磨，粉体的目数逐渐上升，体现在中位粒径（D50）和累积分布达到97%所对应的粒径（D97）均呈现出显著的下降规律，尤其是GY-6000粉体的D50已下降至1.56 μm，D97也下降至5.29 μm，比表面积大幅上升至20.23 m2/g。

表2 不同细度氢氧化镁的性能指标

通过极限氧指数仪和水平垂直燃烧试验仪对各PA6试样进行了燃烧性能的测试，具体测试结果如表3所示。对比1#~5#，随着氢氧化镁目数的增加，PA6复合基材在氧指数值和垂直燃烧方面呈现出较好的增强效果，LOI从31.4%上升至34.8%，UL-94的等级从V-1变成V-0，且从添加GY-800后PA6的滴落现象逐渐变成添加GY-6000后的无滴落现象，表明氢氧化镁粉体的粒径尺寸和比表面积对于抑制燃烧效果有显著影响，粒径越小、比表面积越大，越有利于PA6复合基材阻燃性能的提升，这可能是由于小尺寸氢氧化镁能够更好的分散在PA6复合基体中，在PA6复合基材燃烧时，能够更好的发挥阻燃效能。此外，粒径的改变对于PA6复合基材的比重无显著影响。

表3  PA6复合基材的燃烧性能

熔融指数是一种可以反映加工流动性能的参数，通过熔融指数仪对试样1#-5#的熔指进行了测试，具体的测试结果表4所示。在熔融指数方面，随着氢氧化镁目数的增加，PA6复合基材的熔融指数呈现出一定的上升趋势，可见粒径的减小可以一定程度提升活性水镁石粉体在基体中的分散性，在受到热加工时，能够促进分子链的有效运动，改善PA6复合基材的加工流动性。

对比试样1#-5#，可以看出采用粒度更低的活性水镁石粉体后，PA6复合基材的拉伸强度存在较为显著的提升趋势，表明细度细的氢氧化镁能够更好的分散在PA6复合基材中，能够有效抑制分子链在受到外部拉伸时的滑移和断裂，使得其补强效果更佳；在断裂伸长率方面，PA6复合基材的断裂伸长率从1.96%提升至2.68%，提升了36.7%，在PA6复合基材受到外部拉伸时，良好的分散性可以有效抑制分子链的过度拉伸，进而有效改善其断裂伸长率；在冲击强度方面，随着粉体粒度的下降，其冲击强度从3.41kJ/m2提升至3.87 kJ/m2，提升了13.4%，可见粒径细可以有效抑制PA6复合基材在受到外部冲击时的分子链断裂，有效提升其整体的冲击强度。

另一方面，热变形温度主要是表征聚合物材料在高温且受压力下抵抗形变的能力。从表4中的1#-5#测试数据来看，热变形温度从1#的128.8 °C提升至5#的135.3 °C，这可能是因为采用了粒径细的氢氧化镁粉体后，其能够更好的提升分子链的耐热稳定性，使得其受到外力时需要在更高的温度下才能发生分子链节的旋转甚至分子链的变形，在宏观上即体现在热变形所需温度的增加，这对于PA6复合基材在高温下的力学性能保持有较好的促进作用。

表4  PA6复合基材的力学和加工性能测试结果

（1）随着氢氧化镁粒度的下降，其在PA6复合基材的分散性更佳，对于复合基材的阻燃性能有较好的提升效果，对于其抗滴落性能也有较好的抑制效果。

（2）氢氧化镁细度越细对PA6复合基材的熔融指数以及拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度具有较好的提升效果，表明氢氧化镁在粒度降低后能够提升PA6复合基材的综合力学性能。

（3）氢氧化镁细度越细对PA6分子链的耐热性提升效果越好，需要更高的温度才能导致分子链节的内旋转甚至滑移，即热变形稳定性得到一定程度的提升。