低吸湿耐无铅锡焊无卤阻燃PA46复合材料的研究

作     者：刘典典 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林晓丹;官炳桂

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：尼龙46 聚苯醚 玻璃纤维 无铅锡焊 无卤阻燃 

摘      要：随着对环境保护越来越严格的要求，在电子、电器、信息产品的制造上，已广泛采用新型无铅锡焊。新型焊锡熔点较高，加上为提高焊接速度而增加的温度以及表面贴装等工艺的特殊要求，以往的尼龙66（PA66）、聚对苯甲酸丁二醇酯（PBT）等材料的耐热性就不能满足要求，需要采用其它耐高温工程塑料替代。 尼龙46（PA46）是一种具有高熔点和高结晶度的新型聚酰胺，但是由于PA46中的酰胺键含量较高使其吸湿率高，对其耐湿态高温无铅锡焊性能影响极大，同时PA46阻燃性能也较差，这些缺点使得PA46在电子电器等应用方面受到了一定的限制，需要对其进行改性。为了解决PA46材料的高吸水性问题，进一步提高材料的耐高温、机械性能和阻燃性能，本文主要研究内容和成果如下： 首先采用聚苯醚（PPO）与PA46熔融共混改性，制备了具有低吸湿耐湿态无铅锡焊性能较好的PA46/PPO合金。研究了PPO、SEBS-MAH的添加量对PA46复合材料性能的影响。结果表明，采用PPO与PA46共混改性能够很好的降低PA46的吸水率，提高PA46的耐湿态无铅锡焊性能，达到260℃;但是随着PPO量的增加，PA46/PPO合金的力学性能会逐渐的降低;所以，综上所述，当PPO的添加量为10%时效果最佳。相容剂SEBS-MAH的适量加入能够很好的提高PA46/PPO合金的相容性，提高了合金的综合性能。当SEBS-MAH的添加量为2%时，PA46/PPO合金的机械性能最优，吸水率降低到2.32%。 然后通过添加无碱长纤（GF）对PA46/PPO合金进行增强改性，制备了PA46复合材料。研究了复合材料制备的加工工艺以及玻纤添加量对复合材料各项性能的影响。结果表明，随着GF含量的逐渐增加，PA46/PPO合金的吸水率逐渐降低，尤其是GF添加到20%之后，吸水率的下降趋势较为明显，当GF含量为30%和40%时，试样的吸水率分别下降到1.79%和1.42%。随着GF质量分数的增加，试样的机械性能、热变形温度以及耐湿态无铅锡焊性能提高较为明显，当玻纤含量为30%时，试样拉伸强度达到177.2MPa，弯曲强度达到241.9MPa，缺口冲击强度达到14.3KJ·m-2，硬度（邵氏D）达到83，热变形温度达到282℃，耐湿态无铅锡焊温度达到290℃，10s。 最后采用PPO与红磷母粒（MRP）复配阻燃，并使用玻璃纤维进行增强，制备了无卤阻燃玻纤增强PA46复合材料。研究了PPO/MRP质量比和用量对阻燃玻纤增强PA46复合材料性能的影响。研究结果表明：当PPO与MRP添加量为12%，以1:1的比例添加时，能够在添加较少量的MRP的情况下得到较好的阻燃效果，达到UL94V-0级（1.6mm）。MRP含量为6%时，PPO与MRP形成了较好的协效复配比例，通过协效作用形成了相对较稳定的碳层，残炭率也较高，提升了阻燃水平;GWFI的温度达到了960℃/1.5mm，试样的氧指数也达到最大的37.2%，吸水率降低到1.79%，耐湿态无铅锡焊性能达到280℃以上。