勃姆石(BM)是一种新型填料,分子式为γ-ALOOH,因德国化学家约翰.勃姆首先发现认识而得名。BM为细小白色晶体,结晶完整,晶粒细小,吸油性低,热稳定性好,热导率高。近年来研究表明,BM可在聚合物中起到增强作用,能提高复合材料阻燃、热变形温度、导热性等。
BM表面改性,按BM用量计算偶联剂的用量(质量分数均为0.5%-2.0%),将称取的硅烷偶联剂KH-550、钛酸酯偶联剂K-44和K38S分别与无水乙醇按体积比1:4配成溶液待用。将配好的溶液慢慢倒入盛有BM(粒径0.5μm、1.5μm、5.0μm、8.0μm)的高速混合机中,高速混合15min后出料。将干燥好的PA66与经过表面改性的BM(质量分数为10%~60%)置于高速混合机中高速搅拌混合均匀,再按配方加入干燥好的抗氧剂,高速搅拌混合出料,经双螺杆挤出造粒。
BM的填充在一定程度上提高了PA66/BM复合材料的各项力学性能,粒径较小在0.5μm时,复合材料的冲击性能提高了30.7%,这很可能是BM作为无机刚性粒子引起的增韧效果。但BM粒径为1.5μm时制备的复合材料的历史强度和弯曲强度更优。
BM质量分数为50%以上时复合材料阻燃等级达到UL 94V-0级,表现出较好的阻燃性,在垂直燃烧试验中产生的烟雾更少,具有抑烟作用。
当BM质量分数为50%时,热导率为0.75W/(m.K),当质量分数为60%时,热导率达0.78W/(m.K),PA66/BM复合材料具有良好的导热性。
当BM质量分数为60%时,复合材料的热变形温度达到178.6℃,比基体提高167.4%,表现出良好的耐热性能。
选用质量分数为1.5%偶联剂KH-550对粒径为1.5μm的BM进行表面改性,当改性BM的质量分数为50%时,制得的PA66/BM复合材料的力学性能非常佳,拉伸强度为93.48MPa,弯曲强度为157.8MPa,缺口冲击强度为5.36kJ/㎡。
BM质量分数为50%时,PA66/BM复合材料的综合性能非常佳,无卤阻燃达到UL 94V-0等级,热导率为0.75W/(m.K),热变形温度169.3℃,熔体流动速率为16.0g/10min,初始分解温度为436.5℃,热稳定性高,流动性好,具备良好的加工成型特性。
制备的BM质量分数为50%的PA66/BM复合材料可用于导热、阻燃和耐热的电子电器的塑料原件。