阻燃尼龍材料的分類

發(fā)布于2023-08-03 16:54:46 點擊：0

PA的阻燃途徑

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

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

工藝復雜，成本也較高。所以采用第一種阻燃途徑的比較普遍。

PA阻燃改性應注意的問題

1 原料中的水分

因PA分子結(jié)構(gòu)中含有極性強的酰胺基團，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，也大大降低了其力學性能。因此，在加

工使用前必須對原料進行充分的干燥。

2 加工溫度

加工溫度應遵循以下原則：進料段溫度略低于原料熔點，使PA呈半熔融狀態(tài)；壓縮段溫度一般約高于熔點10～15℃，使之完全熔融；計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，易實現(xiàn)穩(wěn)定流動；機頭溫度略低于計量段溫度，基本接近熔點，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

進行適當?shù)恼{(diào)整。

3 PA阻燃劑的種類及應用情況

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阻燃劑，其阻燃效果好，對材料的力學性能影

響較小。

值得注意的是，鹵系阻燃劑在燃燒過程中會產(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)，會嚴重刺激人類的眼睛和呼吸系統(tǒng)，同時給生產(chǎn)應用和外界環(huán)境帶

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

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

2 磷系阻燃劑

高效、低毒、無鹵、環(huán)保是阻燃劑發(fā)展的大勢所趨，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。

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

高沸點含氧酸，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，且會發(fā)生化學反應，形成磷酸、次磷酸甚至具有毒性的磷化氫氣體，在其儲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)。其阻燃機理是氣相阻燃，在分解過程中產(chǎn)生CO 、氨(NH )等不燃性氣體，通過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、無毒或低毒、低腐蝕性等優(yōu)點，對熱和紫外光穩(wěn)定，大大迎合了向高效低毒方向發(fā)展的阻燃劑潮流，在國內(nèi)外被廣泛研究和應用。

但是，MCA主要是氣相阻燃，燃燒過程中凝聚相的炭量較低、炭層松散，不能形成致密保護層，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合。另外，此類阻燃劑在增強阻燃尼龍里的應用會使得材料產(chǎn)生燈芯效應，阻燃效果大大降低

4 膨脹型阻燃劑

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

發(fā)展方向之一。IFR通常由氣源、酸源和炭源組成，燃燒時同時進行發(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用還需要解決阻燃效能與耐高溫的問題

5 無機填料型阻燃劑

無機填料型阻燃劑多為粉末，屬于添加型阻燃劑，它來源豐富、不揮發(fā)、無毒、抑煙，在國內(nèi)外具有廣泛的應用。在PA用無機填料型阻燃劑中，Al(OH) 和Mg(OH) 的用

量最多、應用最廣，阻燃的主要機理是在其燃燒分解時吸收熱量，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。主要缺點是表面極性高、與樹脂間相容性差、

添加量大(質(zhì)量分數(shù)一般達到60％ 以上)，易引起材料力學性能退化。

6 納米層狀硅酸鹽

近年來，出現(xiàn)了利用插層技術(shù)對聚合物進行阻燃的新方法，對聚合物／層狀硅酸鹽納米復合材料的研究發(fā)展勢頭迅猛。在能進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的分子插入到有機蒙脫土片層之間，成功制備了PA6／蒙脫土插層復合材料，5％ 的蒙脫土即能在燃燒時有助于成炭，該炭層可起到隔熱和阻礙揮發(fā)物通過的作用，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：（1）無鹵化，低毒化。今后，無鹵阻燃劑及對環(huán)境友好阻燃劑的需求將大大增長；（2）協(xié)效阻燃體系的研究。單獨使用一種阻燃劑通常無法達到很高的阻燃需求，而多種阻燃劑復合體系往往具有優(yōu)異的協(xié)同效應。因此，如何通過復配技術(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，增強抗沖、阻燃、導電、防靜電等其它性能，具有巨大潛力，是形勢所趨。