磷雜菲基共聚協(xié)效阻燃聚酰胺6纖維的制備及其性能

劉 可， 陳 爽， 肖 茹

(東華大學(xué) 高性能纖維及制品教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 201620)

聚酰胺6(PA6)織物具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性、耐磨性和柔韌性;但PA6纖維的極限氧指數(shù)(LOI值)僅為22%～23%，且燃燒過(guò)程產(chǎn)生有毒煙氣、帶焰熔滴等易引發(fā)二次傷害[1-2]，因此，需開(kāi)發(fā)阻燃PA6纖維以提高其安全性。在PA6合成過(guò)程中，將高效阻燃劑作為共聚單體引入聚酰胺分子鏈可賦予其阻燃特性[3]，避免紡絲加工時(shí)因阻燃劑添加量大、分散不均而影響可紡性的問(wèn)題[4]。

9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)類阻燃劑穩(wěn)定性好、成炭率高，其中10-(2,5-二羥基苯基)-10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO-HQ)常用來(lái)阻燃環(huán)氧樹(shù)脂[5]、聚酯[6-7]、聚氨酯[8]等。以DOPO-HQ為基礎(chǔ)合成的10-(2,5-二羧基苯氧基)-10-氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPODP)兩端為羧基官能團(tuán)，能作為共聚單體引入聚酰胺分子鏈中。二硫化鉬(MoS2)具有與石墨相似的二維層狀結(jié)構(gòu)，具有良好的阻隔作用與催化作用[9]。Li等[10]將由水熱法制備的MoS2涂層納米管(MoS2-TNT)用于阻燃環(huán)氧樹(shù)脂，引入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的MoS2-TNT的環(huán)氧樹(shù)脂具有良好的成炭性與抑煙性，優(yōu)于單獨(dú)使用MoS2或TNT的環(huán)氧樹(shù)脂。ZnS能夠減少基體材料的炭化，少量添加可起協(xié)效阻燃作用[11]。周衛(wèi)東等[12]將ZnS等與三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)復(fù)配制備協(xié)效阻燃PA6纖維，阻燃劑總添加量6%不變，添加0.6% ZnS的阻燃PA6纖維其LOI值提高至26.8%。

本文選擇DOPODP為共聚阻燃劑制備共聚阻燃PA6(PA6-DOPODP)，進(jìn)一步篩選MoS2和ZnS為協(xié)效阻燃劑原位引入PA6-DOPODP聚合體系，制備DOPODP共聚協(xié)效阻燃PA6(PA6-DOPODP/MoS2/ZnS)及纖維，主要研究DOPODP及協(xié)效阻燃劑的引入對(duì)PA6的結(jié)構(gòu)、阻燃性能及纖維的力學(xué)性能、阻燃性能等的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要實(shí)驗(yàn)原料

己內(nèi)酰胺(CPL)，工業(yè)級(jí)，巴斯夫(中國(guó))有限公司；10-(2,5-二羧基苯氧基)-10-氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPODP)，工業(yè)級(jí)，湖北省興發(fā)磷化工研究院有限公司；MoS2、ZnS,化學(xué)純，阿拉丁化學(xué)試劑有限公司；癸二胺(DMDA),化學(xué)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；去離子水,自制。

1.2 主要儀器與設(shè)備

GSHA-5L型高壓聚合釜，上海巖征儀器貿(mào)易有限公司；ABEφ25X5型熔融紡絲機(jī)，日本ABE公司；KU482A型小型針織機(jī)，無(wú)錫天翔針織機(jī)械有限公司；Nicolet 6700型傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)，美國(guó)Thermo Fisher公司；Avance III 600型核磁共振波譜儀(NMR)，瑞士Bruker公司；Vario EL Ⅲ型元素分析儀(EA)，德國(guó)Elmentar公司；Rodigy型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP)，美國(guó)Leeman公司；PL-GPC50型凝膠滲透色譜儀(GPC)，美國(guó)Agilent公司；Q20型差示掃描量熱儀(DSC)，美國(guó)TA公司；M601型垂直燃燒儀，青島山紡儀器有限公司；ZR01型極限氧指數(shù)儀，青島山紡儀器有限公司；FTT 0007型錐形量熱儀(CONE)，英國(guó)FTT公司；QP-2010型裂解氣質(zhì)聯(lián)用儀(Py-GC/MS)，日本Shimadzu公司;TG209F1型熱重分析儀(TGA)，德國(guó)Netzsch公司；InVia Reflex型激光拉曼光譜儀，英國(guó)Renishaw公司；Quanta-250型環(huán)境掃描電子顯微鏡(SEM)，捷克FEI公司；XQ-1C型纖維強(qiáng)伸度儀，上海利浦應(yīng)用科學(xué)技術(shù)研究所。

1.3 試樣制備

1.3.1 阻燃劑DOPODP的預(yù)處理

首先對(duì)DOPODP進(jìn)行成鹽處理。將等物質(zhì)的量的DMDA乙醇溶液逐滴滴入DOPODP乙醇溶液，于60 ℃攪拌反應(yīng)2 h，抽濾干燥得DOPODP-DMDA鹽。

1.3.2 共聚阻燃聚酰胺6的制備

稱取一定量的CPL、DOPODP-DMDA鹽、MoS2、ZnS與去離子水等加入高壓聚合釜進(jìn)行聚合反應(yīng)。首先在250 ℃、0.5 MPa條件下開(kāi)環(huán)反應(yīng)3 h；接著泄壓至0 MPa，氮?dú)獗Ｗo(hù)繼續(xù)反應(yīng)5 h；最后抽真空提高聚合度，經(jīng)鑄帶、切粒獲得PA6-DOPODP/MoS2/ZnS切片。具體實(shí)驗(yàn)配方及相應(yīng)試樣編號(hào)如表1所示。PA6-DOPODP/MoS2/ZnS合成過(guò)程如圖1所示。

表1 PA6-DOPODP/MoS2/ZnS實(shí)驗(yàn)配方Tab.1 Experiment formula of PA6-DOPODP/MoS2/ZnS

1.3.3 阻燃聚酰胺6纖維及織物的制備

將阻燃PA6切片干燥去除水分，根據(jù)各切片的熔點(diǎn)、黏度與流變性能設(shè)置合適的紡絲加工溫度，噴絲板孔徑為0.3 mm，紡絲溫度為245～265 ℃，卷繞速度為800 m/min，牽伸倍數(shù)為2.8～3.5。對(duì)阻燃PA6切片進(jìn)行熔融紡絲、卷繞、牽伸，制得阻燃PA6纖維。利用針織機(jī)(260孔小針)將纖維搖制為襪筒，每種試樣各3筒，轉(zhuǎn)速為300 r/min,分別編織5 m織物。

1.4 測(cè)試與表征

化學(xué)結(jié)構(gòu)測(cè)試：采用傅里葉變換紅外光譜儀表征試樣結(jié)構(gòu)，波數(shù)范圍為4 000～500 cm-1；采用核磁共振波譜儀，以D2SO4為溶劑，測(cè)試試樣的氫譜(1H-NMR)與磷譜(31P-NMR)。

元素含量測(cè)試：采用元素分析儀測(cè)定C、H、N元素含量；采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定P元素含量。

圖1 PA6-DOPODP合成過(guò)程Fig.1 Preparation process of PA6-DOPODP

相對(duì)分子質(zhì)量及其分布測(cè)試：按照GB/T 12006.1—2009《塑料 聚酰胺 第1部分：黏數(shù)測(cè)定》測(cè)定相對(duì)黏度，選取毛細(xì)管內(nèi)徑為1.0～1.1 mm的烏氏黏度計(jì)，以96%濃硫酸為溶劑；采用凝膠滲透色譜儀測(cè)試試樣的分子質(zhì)量及其分布，以六氟異丙醇為溶劑，配成1.0 mg/mL溶液。

熱性能測(cè)試：采用差示掃描量熱儀測(cè)試試樣熔融及結(jié)晶行為。氮?dú)鈿夥眨?60 ℃恒溫5 min消除熱歷史，以10 ℃/min的速率降溫至100 ℃，然后升溫至260 ℃。

阻燃性能測(cè)試：按照ASTM D3801—2010《在垂直位置下固體塑料的比較燃燒特性測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》測(cè)定試樣垂直燃燒性能，試樣樣條厚度為3.2 mm；按照ASTM D2863—2017《塑料材料持續(xù)燃燒所需最低氧氣含量的測(cè)試(氧指數(shù)測(cè)試)》測(cè)定試樣的LOI值，試樣樣條尺寸為100 mm×10 mm×4 mm；按照GB/T 5455—2014《紡織品 燃燒性能 垂直方向損毀長(zhǎng)度、陰燃和續(xù)燃時(shí)間的測(cè)定》測(cè)定織物的垂直燃燒性能；按照GB/T 5454—1997《紡織品 燃燒性能試驗(yàn) 氧指數(shù)法》測(cè)試織物的LOI值；按照ISO 5660-1—2002《火災(zāi)反應(yīng)試驗(yàn)——熱釋放、產(chǎn)煙量和質(zhì)量損失率 第1部分：熱釋放速率(錐形量熱法)》進(jìn)行錐形量熱測(cè)試，樣品尺寸為100 mm×100 mm×3 mm，熱輻射為50 kW/m2。

熱裂解測(cè)試：采用裂解氣質(zhì)聯(lián)用儀分析試樣裂解產(chǎn)物，進(jìn)樣溫度為300 ℃，裂解溫度為600 ℃。

熱穩(wěn)定性測(cè)試：采用熱重分析儀測(cè)定試樣的熱穩(wěn)定性，氮?dú)鈿夥?，?0 ℃/min的速率從室溫升至700 ℃。

殘?zhí)考袄w維形貌結(jié)構(gòu)測(cè)試：采用掃描電子顯微鏡分析炭層、纖維表面及淬斷面形貌；通過(guò)激光拉曼光譜儀測(cè)試殘?zhí)拷Y(jié)構(gòu)，激光波長(zhǎng)為532 nm，掃描范圍為2 000～800 cm-1。

纖維力學(xué)性能測(cè)試：采用纖維強(qiáng)伸度儀測(cè)試?yán)w維的斷裂強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率，纖維夾持距離為20 mm，拉伸速率為20 mm/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 DOPODP共聚阻燃PA6結(jié)構(gòu)與性能

2.1.1 化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖2為DOPODP與DOPODP-DMDA鹽的紅外譜圖。

圖2 DOPODP與DOPODP-DMDA鹽的紅外譜圖Fig.2 FT-IR spectra of DOPODP and DOPODP-DMDA salt

圖3為0#與4#試樣的紅外譜圖。在4#試樣紅外譜圖中出現(xiàn)PA6特征峰，同時(shí)新增一些新的吸收峰，1 232與1 037 cm-1處對(duì)應(yīng)—O—振動(dòng)吸收峰，1 073 cm-1處對(duì)應(yīng)P—O—C振動(dòng)吸收峰，760 cm-1處對(duì)應(yīng)苯環(huán)C—H振動(dòng)吸收峰。可初步判斷DOPODP已共聚至PA6分子鏈。

將4#試樣純化后溶于D2SO4進(jìn)行核磁測(cè)試。圖4示出4#試樣的結(jié)構(gòu)式與核磁共振譜圖。圖4(b)示出4#試樣的氫譜(1H-NMR)，化學(xué)位移δ為1.78(a)，2.10(b)，3.05(c)與3.87(d)處對(duì)應(yīng)著PA6的H化學(xué)位移，化學(xué)位移為7.54～9.27(e)處對(duì)應(yīng)著DOPODP中苯環(huán)的H化學(xué)位移；圖4(c)示出4#試樣的磷譜(31P-NMR)，化學(xué)位移為33.12處對(duì)應(yīng)4#試樣的P化學(xué)位移。

圖3 試樣的紅外譜圖Fig.3 FT-IR spectra of samples

圖4 4#試樣的結(jié)構(gòu)式與核磁共振譜圖Fig.4 Structure and NMR spectrum of sample 4#. (a) Structure; (b) 1H-NMR spectrum; (c) 31P-NMR spectrum

表2示出PA6-DOPODP樣品純化后元素分析結(jié)果。隨DOPODP添加量增加，PA6-DOPODP中磷含量逐漸提高。其中4#試樣實(shí)測(cè)磷含量為0.635%，占理論磷含量的91.10%。不同DOPODP添加量的阻燃PA6，DOPODP參與聚合反應(yīng)比均超90%，表明DOPODP可較好地參與PA6縮聚反應(yīng)。由紅外譜圖、核磁譜圖與元素分析可判斷DOPODP經(jīng)共聚反應(yīng)引入PA6分子鏈。

2.1.2 相對(duì)分子質(zhì)量及其分布

表3示出PA6-DOPODP/MoS2/ZnS的相對(duì)黏度、數(shù)均分子量及分布數(shù)據(jù)。PA6-DOPODP相對(duì)黏度和數(shù)均分子量隨阻燃劑添加量的增加而降低，4#試樣相對(duì)黏度和數(shù)均分子量分別為2.37和1.92×104g/mol。數(shù)均分子量分布相對(duì)變化不大[13]，DOPODP可與PA6較好地發(fā)生聚合反應(yīng)。DOPODP共聚協(xié)效阻燃PA6的相對(duì)黏度較4#試樣稍提高，其中5#試樣相對(duì)黏度提高到2.42，說(shuō)明MoS2和ZnS對(duì)4#聚合體系影響較小。

表2 PA6-DOPODP元素分析結(jié)果Tab.2 Element analysis results of PA6-DOPODP

表3 PA6-DOPODP/MoS2/ZnS的 相對(duì)黏度、數(shù)均分子量及其分布Tab.3 Relative viscosity, molecular weight and molecular weight distribution of PA6-DOPODP/MoS2/ZnS

2.1.3 熔融及結(jié)晶行為

表4示出PA6-DOPODP/MoS2/ZnS的DSC數(shù)據(jù)。隨著DOPODP添加量的增加，PA6-DOPODP的熔融溫度、結(jié)晶溫度與結(jié)晶度均一定程度降低[14-15]。4#試樣熔融溫度降至209.5 ℃，結(jié)晶溫度降至157.9 ℃，結(jié)晶度降至27.6%。這是因?yàn)镈OPODP的磷雜菲結(jié)構(gòu)空間位阻較大，破壞PA6分子鏈規(guī)整性，PA6分子間氫鍵密度降低、分子間作用力減小，并且側(cè)基較大會(huì)降低PA6-DOPODP結(jié)晶能力。DOPODP共聚協(xié)效阻燃PA6熔融溫度變化不大，結(jié)晶溫度與4#試樣相比提高，5#和6#試樣的結(jié)晶溫度分別為179.9和166.7 ℃，這是由于MoS2和ZnS降溫過(guò)程異相成核，促進(jìn)PA6在更高溫度結(jié)晶，且5#和6#試樣的結(jié)晶度與4#試樣相比增大。

表4 PA6-DOPODP/MoS2/ZnS的DSC數(shù)據(jù)Tab.4 DSC results of PA6-DOPODP/MoS2/ZnS

2.2 DOPODP共聚阻燃PA6阻燃性能

2.2.1 垂直燃燒性能與LOI值

表5示出PA6-DOPODP/MoS2/ZnS垂直燃燒測(cè)試與LOI值測(cè)試結(jié)果。隨DOPODP添加量增加，PA6-DOPODP的LOI值增加，4#試樣的LOI值為(27.6±0.2)%，但垂直燃燒級(jí)別仍為V-2級(jí)。PA6-DOPODP燃燒時(shí)熔體黏度較高，火焰區(qū)域熱量無(wú)法及時(shí)被帶走，因此阻燃性能提升有限。引入MoS2和ZnS協(xié)效阻燃劑后，垂直燃燒測(cè)試均達(dá)到V-0級(jí)，且LOI值提升，5#與6#試樣的LOI值分別提高至(30.3±0.2)%與(30.7±0.2)%，阻燃性能得到進(jìn)一步提高。

表5 垂直燃燒與極限氧指數(shù)測(cè)試結(jié)果Tab.5 Vertical burning and LOI values test results

2.2.2 錐形量熱數(shù)據(jù)

表6示出錐形量熱測(cè)試數(shù)據(jù)。圖5示出PA6-DOPODP/MoS2/ZnS的熱釋放速率(HRR)曲線。引入DOPODP后，4#試樣的引燃時(shí)間(TTI)提前，表明DOPODP加速聚酰胺降解；熱釋放速率峰值(p-HRR)由0#試樣的1 132 kW/m2降為4#試樣的868 kW/m2，總熱釋放量(THR)由0#試樣的136 MJ/m2降為4#試樣的105 MJ/m2，分別下降23.3%和22.8%，表明火焰?zhèn)鞑ノ：π詼p小；4#試樣的平均有效燃燒熱(av-EHC)下降24.3%，而比消光面積(SEA)增加107.6%，說(shuō)明氣相燃燒不充分。DOPODP降解釋放PO·等含磷自由基，含磷自由基可捕捉高聚物燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的活性自由基，中斷燃燒鏈反應(yīng)，起到氣相阻燃作用；與0#試樣相比，4#試樣的殘?zhí)苛坑兴黾?，DOPODP可以促進(jìn)炭層的形成，起到隔絕氧氣與可燃?xì)怏w的作用。引入?yún)f(xié)效阻燃劑后，5#和6#試樣的p-HRR分別為785和766 kW/m2，與4#試樣相比分別下降9.6%和11.8%，THR比4#試樣分別下降12.4%和10.5%；此外，DOPODP共聚協(xié)效阻燃PA6的殘?zhí)苛勘?#試樣提高，分別為6.52%和6.37%，這說(shuō)明MoS2與ZnS的引入可進(jìn)一步降低火災(zāi)發(fā)生時(shí)的危險(xiǎn)程度。

表6 錐形量熱測(cè)試數(shù)據(jù)Tab.6 Cone calorimetric data

圖5 PA6-DOPODP/MoS2/ZnS的HRR曲線Fig.5 HRR curves of PA6-DOPODP/MoS2/ZnS

2.2.3 高溫?zé)崃呀庑阅?/p>

圖6為DOPODP及0#和4#試樣高溫?zé)崃呀鈭D。DOPODP裂解產(chǎn)物主要有CO2、對(duì)苯二酚、2-苯基苯酚和DOPO等。DOPO進(jìn)一步降解產(chǎn)生含磷自由基捕捉活性自由基，同時(shí)形成磷酸及衍生物覆蓋高聚物熔體而隔絕氧氣與可燃?xì)怏w。0#與4#試樣主要裂解產(chǎn)物是己內(nèi)酰胺，己內(nèi)酰胺在0#與4#試樣中含量分別為74.50%與65.48%，與0#試樣相比，4#試樣裂解產(chǎn)生的己內(nèi)酰胺含量減少12.11%，己內(nèi)酰胺生成量的減少有助于LOI值的提高[16]，說(shuō)明DOPODP在PA6中存在部分凝聚相阻燃作用。

圖6 DOPODP及0#和4#試樣的高溫?zé)崃呀鈭DFig.6 Py-GC/MS spectra of DOPODP, sample 0# and 4#

2.2.4 熱穩(wěn)定性

表7示出PA6-DOPODP的TG數(shù)據(jù)。PA6的初始熱分解溫度為380.3 ℃，PA6-DOPODP的初始熱分解溫度隨阻燃劑添加量的增加而逐漸降低，4#試樣的初始熱分解溫度降至365.9 ℃，最大熱分解溫度由PA6的453.3 ℃降至4#試樣的403.1 ℃。這是由于磷雜菲基團(tuán)與苯環(huán)相連的P—C鍵鍵能較低，較高溫度下首先斷裂，促進(jìn)聚酰胺分子鏈的降解。引入?yún)f(xié)效阻燃劑后阻燃PA6起始分解溫度略有提高，試樣6#最大熱分解溫度提高至422.1 ℃，ZnS的引入可提高4#試樣的熱穩(wěn)定性。對(duì)比700 ℃時(shí)的殘?zhí)苛?，隨阻燃劑添加量的增加，殘?zhí)苛吭黾樱?#試樣殘?zhí)苛坑蒔A6的0.1%提高至4.9%，說(shuō)明DOPODP有助于促進(jìn)PA6成炭。DOPODP共聚協(xié)效阻燃PA6殘?zhí)苛勘?#試樣提高，5#試樣的殘?zhí)苛繛?.9%，6#試樣的殘?zhí)苛繛?.3%。這說(shuō)明MoS2與ZnS對(duì)PA6-DOPODP體系有促進(jìn)成炭作用。

表7 PA6-DOPODP/MoS2/ZnS的TG數(shù)據(jù)Tab.7 Thermogravimetry data of PA6-DOPODP/ MoS2/ZnS

2.2.5 殘?zhí)啃蚊才c結(jié)構(gòu)

圖7示出0#與4#試樣在600 ℃熱處理后殘?zhí)啃蚊病?#試樣炭層表面包含大量孔洞的疏松結(jié)構(gòu)，4#試樣的表面炭層結(jié)構(gòu)致密。DOPODP受熱分解時(shí)會(huì)生成磷酸及偏磷酸，含磷液膜覆蓋在高聚物表面可隔絕氧氣與可燃性氣體，偏磷酸進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生聚磷酸等，聚磷酸相對(duì)密度大、不易揮發(fā)，促進(jìn)聚酰胺表面脫水形成炭層[17]，具有凝聚相阻燃作用。

圖7 試樣殘?zhí)啃蚊睩ig.7 SEM images of char residues of samples

圖8為0#與4#試樣在600 ℃熱處理后殘?zhí)康睦庾V圖。D峰與G峰面積比值越大，炭層的無(wú)序化程度越大，結(jié)構(gòu)越疏松[18]。0#試樣D峰與G峰面積比為3.68，4#試樣D峰與G峰面積比為2.93。這說(shuō)明DOPODP的引入使炭層有序程度提高，結(jié)構(gòu)更加致密，在燃燒過(guò)程中發(fā)揮凝聚相阻燃作用。

2.3 DOPODP共聚阻燃PA6纖維性能

2.3.1 表面及淬斷面形貌

圖9示出試樣纖維表面及淬斷面形貌?？梢钥闯?，各纖維表面光滑，MoS2和ZnS與DOPODP共聚阻燃PA6基體相容性較好，纖維表面較為光滑。4#試樣纖維淬斷面平整致密，無(wú)顆粒存在；5#試樣纖維淬斷面均勻分布著MoS2片層結(jié)構(gòu)；6#試樣纖維淬斷面均勻分布著一些孔洞，這說(shuō)明協(xié)效阻燃劑在基體中分散較好，未出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象。

圖8 試樣殘?zhí)坷庾V圖Fig.8 Raman spectra of char residues of sample

圖9 纖維表面及淬斷面形貌Fig.9 SEM images of surface and cross-section of samples

2.3.2 纖維力學(xué)性能

表8示出阻燃PA6纖維的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果。由表可知：0#試樣纖維斷裂強(qiáng)度為4.3 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為57.8%；隨著DOPODP添加量的增加，PA6-DOPODP纖維斷裂強(qiáng)度下降，其中4#試樣纖維斷裂強(qiáng)度為3.3 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為55.6%。DOPODP的引入使得阻燃PA6氫鍵密度下降、分子間作用力減小、結(jié)晶度降低，因此其纖維的斷裂強(qiáng)度也相應(yīng)下降。引入?yún)f(xié)效阻燃劑后，DOPODP共聚協(xié)效阻燃PA6纖維的斷裂強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率均比4#試樣纖維降低，5#與6#試樣纖維的斷裂強(qiáng)度分別為2.6和2.3 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率分別為46.2%和32.3%。由于纖維直徑小，MoS2與ZnS的存在導(dǎo)致纖維在拉伸過(guò)程中應(yīng)力集中，引起纖維斷裂，纖維斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均下降。

2.3.3 織物阻燃性能

對(duì)阻燃PA6織物進(jìn)行垂直燃燒和LOI值測(cè)試，相關(guān)結(jié)果列于表9。

表8 纖維的力學(xué)性能Tab.8 Mechanical properties of fibers

表9 織物的阻燃性能Tab.9 Flame retardancy of fabrics

PA6織物被引燃后，火勢(shì)迅速蔓延，損毀長(zhǎng)度為14.2 cm。相比PA6織物，阻燃織物離開(kāi)火焰后很快停止燃燒，損毀長(zhǎng)度分別為4.7、3.2和4.8 cm，且均未引燃脫脂棉，阻燃性能提高。阻燃PA6織物的LOI值高于PA6織物，4#、5#與6#試樣織物L(fēng)OI值分別提高到(27.5±0.2)%、(29.3±0.2)%和(29.7±0.2)%。這說(shuō)明阻燃PA6織物引燃難度增大，可有效降低織物的火災(zāi)危害性。

3 結(jié) 論

1)隨著DOPODP添加量的增加，PA6-DOPODP阻燃性能提高，4#試樣的LOI值達(dá)27.6%、垂直燃燒級(jí)別達(dá)V-2級(jí)。引入?yún)f(xié)效阻燃劑后，DOPODP共聚協(xié)效阻燃PA6垂直燃燒級(jí)別為V-0級(jí)，LOI值達(dá)30%以上。與PA6織物相比，阻燃PA6織物阻燃性能提高，可離火自熄、損毀長(zhǎng)度減小、LOI值提高，引燃難度增大。

2)DOPODP對(duì)PA6以氣相阻燃作用為主。DOPODP分解產(chǎn)生含磷自由基，含磷自由基通過(guò)捕捉燃燒活性自由基，終止燃燒過(guò)程；MoS2和ZnS在DOPODP共聚協(xié)效阻燃PA6纖維中分布均勻，可促進(jìn)PA6成炭，表現(xiàn)為凝聚相阻燃作用。

3)與PA6纖維相比，阻燃PA6纖維力學(xué)性能有一定程度的下降，4#與5#試樣纖維的斷裂強(qiáng)度分別為3.3和2.6 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率分別為55.6%和46.2%。