阻燃尼龍材料的分類

發(fā)布于2023-08-03 16:54:46 點(diǎn)擊：0

PA的阻燃途徑

(1)使用添加型阻燃劑，即通過(guò)機(jī)械混合方法，將阻燃劑加入到PA中，增強(qiáng)材料的阻燃性能，該方法使用方便、適用面廣。

(2)使用反應(yīng)型阻燃劑，即將阻燃劑作為一種反應(yīng)單體參加反應(yīng)，并結(jié)合到PA主鏈或側(cè)鏈上去，使PA本身含有阻燃成分。其特點(diǎn)是毒性小、穩(wěn)定性好、阻燃性持久。但加工

工藝復(fù)雜，成本也較高。所以采用第一種阻燃途徑的比較普遍。

PA阻燃改性應(yīng)注意的問(wèn)題

1 原料中的水分

因PA分子結(jié)構(gòu)中含有極性強(qiáng)的酰胺基團(tuán)，暴露于空氣中，易與水分子結(jié)合形成氫鍵，這使得PA在高溫熔融狀態(tài)下極易發(fā)生水解反應(yīng)，也大大降低了其力學(xué)性能。因此，在加

工使用前必須對(duì)原料進(jìn)行充分的干燥。

2 加工溫度

加工溫度應(yīng)遵循以下原則：進(jìn)料段溫度略低于原料熔點(diǎn)，使PA呈半熔融狀態(tài)；壓縮段溫度一般約高于熔點(diǎn)10～15℃，使之完全熔融；計(jì)量段溫度接近或略低于壓縮段

溫度，在該區(qū)的PA熔體受熱均勻，易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定流動(dòng)；機(jī)頭溫度略低于計(jì)量段溫度，基本接近熔點(diǎn)，以避免熔體破裂而造成制品的厚薄不均。此外，冷卻介質(zhì)的溫度和冷卻速度也應(yīng)

進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

3 PA阻燃劑的種類及應(yīng)用情況

目前可用于PA的阻燃劑種類較多，鹵系阻燃劑如十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯等，磷系阻燃劑如紅磷，氮系阻燃劑如三聚氰胺鹽類，固體阻燃劑如三氧化二銻、硼酸鋅及少數(shù)礦物類阻燃劑。

1 鹵系阻燃劑

迄今為止，有關(guān)PA的阻燃產(chǎn)品絕大多數(shù)是以含鹵化合物為基礎(chǔ)的。鹵系阻燃劑一直是在世界范圍內(nèi)使用最為廣泛的一類化學(xué)阻燃劑，其阻燃效果好，對(duì)材料的力學(xué)性能影

響較小。

值得注意的是，鹵系阻燃劑在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生濃煙，釋放出有毒的鹵化氫氣體及有毒物質(zhì)二惡英(DPO)，會(huì)嚴(yán)重刺激人類的眼睛和呼吸系統(tǒng)，同時(shí)給生產(chǎn)應(yīng)用和外界環(huán)境帶

來(lái)極嚴(yán)重的“二次性災(zāi)害”。2003年2月13日，歐盟公布了《關(guān)于在電子電器設(shè)備中禁止使用某些有害物質(zhì)的指令》，其中嚴(yán)格規(guī)定了電子電器設(shè)備中不得使用多溴二苯醚等幾種

鹵系阻燃劑，世界各國(guó)也相繼作出了一些相應(yīng)限制。因此，隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的逐漸提高，實(shí)用高效的環(huán)保型低鹵或無(wú)鹵阻燃劑開始備受關(guān)注。

2 磷系阻燃劑

高效、低毒、無(wú)鹵、環(huán)保是阻燃劑發(fā)展的大勢(shì)所趨，隨著阻燃研究的不斷深入，含氮和含磷兩類PA阻燃劑日益受到了各尼龍改性廠家的青睞。

磷系阻燃劑包括無(wú)機(jī)磷和有機(jī)磷兩大類，其中無(wú)機(jī)磷是指紅磷和一些磷酸鹽。磷系阻燃劑的阻燃機(jī)理基本相同，主要是在固相和液相之間發(fā)揮阻燃作用，即通過(guò)分解形成的

高沸點(diǎn)含氧酸，使聚合物脫水炭化，起到隔絕空氣、改變聚合物燃燒模式的效果。

紅磷的阻燃效率很高，能改善抗電弧性，其熱解產(chǎn)物PO．自由基進(jìn)入氣相后能夠捕捉HO．自由基，也具有一定的氣相阻燃效果 。

但紅磷暴露在空氣中易吸潮，且會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成磷酸、次磷酸甚至具有毒性的磷化氫氣體，在其儲(chǔ)存及顏色方面也具有局限性，這些都使得其在淺色PA制品中的應(yīng)用受到極大限制。

3 氮系阻燃劑

氮系阻燃劑屬于三聚氰胺鹽類，主要是雙氰胺和三聚氰胺脲酸鹽(MCA)。其阻燃機(jī)理是氣相阻燃，在分解過(guò)程中產(chǎn)生CO 、氨(NH )等不燃性氣體，通過(guò)稀釋可燃性氣體濃度從而阻隔空氣，發(fā)揮阻燃作用。氮系阻燃劑具有低煙、無(wú)毒或低毒、低腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)熱和紫外光穩(wěn)定，大大迎合了向高效低毒方向發(fā)展的阻燃劑潮流，在國(guó)內(nèi)外被廣泛研究和應(yīng)用。

但是，MCA主要是氣相阻燃，燃燒過(guò)程中凝聚相的炭量較低、炭層松散，不能形成致密保護(hù)層，限制了其阻燃效果 。其熱穩(wěn)定性較差、易吸潮使得制品在潮濕環(huán)境下電性能下降，因此也只能適用于阻燃要求不高的場(chǎng)合。另外，此類阻燃劑在增強(qiáng)阻燃尼龍里的應(yīng)用會(huì)使得材料產(chǎn)生燈芯效應(yīng)，阻燃效果大大降低

4 膨脹型阻燃劑

近年來(lái)，膨脹型阻燃劑(IFR)的研究也逐漸受到關(guān)注。IFR具有低煙、無(wú)毒、阻燃效率高、無(wú)熔融滴落物、無(wú)腐蝕性氣體釋放等特點(diǎn)，環(huán)境友好，被認(rèn)為是當(dāng)今無(wú)鹵阻燃材料的

發(fā)展方向之一。IFR通常由氣源、酸源和炭源組成，燃燒時(shí)同時(shí)進(jìn)行發(fā)泡作用和成炭作用，形成多孔膨脹炭層，此炭層具有隔熱、隔氧、抑煙、防熔滴作用，阻燃性能優(yōu)異。一些新

型的膨脹型阻燃劑也多由氮磷阻燃體系組成，其中含氮阻燃劑是一種優(yōu)良的氣源(起發(fā)泡作用)，而含磷阻燃劑是一種優(yōu)良的酸源(起脫水作用)。但是此類阻燃劑在尼龍中應(yīng)用還需要解決阻燃效能與耐高溫的問(wèn)題

5 無(wú)機(jī)填料型阻燃劑

無(wú)機(jī)填料型阻燃劑多為粉末，屬于添加型阻燃劑，它來(lái)源豐富、不揮發(fā)、無(wú)毒、抑煙，在國(guó)內(nèi)外具有廣泛的應(yīng)用。在PA用無(wú)機(jī)填料型阻燃劑中，Al(OH) 和Mg(OH) 的用

量最多、應(yīng)用最廣，阻燃的主要機(jī)理是在其燃燒分解時(shí)吸收熱量，產(chǎn)生的水蒸氣可以稀釋空氣，剩余殘留物能阻止熱量與物質(zhì)的傳遞。主要缺點(diǎn)是表面極性高、與樹脂間相容性差、

添加量大(質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般達(dá)到60％ 以上)，易引起材料力學(xué)性能退化。

6 納米層狀硅酸鹽

近年來(lái)，出現(xiàn)了利用插層技術(shù)對(duì)聚合物進(jìn)行阻燃的新方法，對(duì)聚合物／層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料的研究發(fā)展勢(shì)頭迅猛。在能進(jìn)行插層的層狀硅酸鹽中，蒙脫土由于單位片層之間都是氧原子，不容易形成氫鍵，最容易進(jìn)行插層處理。其利用熔融插層法可以將PA6的分子插入到有機(jī)蒙脫土片層之間，成功制備了PA6／蒙脫土插層復(fù)合材料，5％ 的蒙脫土即能在燃燒時(shí)有助于成炭，該炭層可起到隔熱和阻礙揮發(fā)物通過(guò)的作用，使得材料具有較低的熱釋放速率和質(zhì)量損失，極大提高了阻燃性能。此外，蒙脫土插層材料與其它阻燃劑共同使用，對(duì)PA用阻燃劑也具有良好的協(xié)同作用。

隨著阻燃技術(shù)研究的不斷深入，阻燃PA具有以下發(fā)展趨勢(shì)：（1）無(wú)鹵化，低毒化。今后，無(wú)鹵阻燃劑及對(duì)環(huán)境友好阻燃劑的需求將大大增長(zhǎng)；（2）協(xié)效阻燃體系的研究。單獨(dú)使用一種阻燃劑通常無(wú)法達(dá)到很高的阻燃需求，而多種阻燃劑復(fù)合體系往往具有優(yōu)異的協(xié)同效應(yīng)。因此，如何通過(guò)復(fù)配技術(shù)開發(fā)出性能優(yōu)異的新型阻燃劑，是重要研究課題；（3）多功能化。目前，多數(shù)阻燃PA體系中，只單純強(qiáng)調(diào)阻燃性能，而或多或少地犧牲了其它一些優(yōu)良性能。開發(fā)多功能化的阻燃劑，在提高材料阻燃性能的同時(shí)，增強(qiáng)抗沖、阻燃、導(dǎo)電、防靜電等其它性能，具有巨大潛力，是形勢(shì)所趨。