提高尼龍阻燃性的方法技巧

尼龍學(xué)名聚酰胺(PA)，是指分子主鏈上含有酰胺基團(—NHCO—)的聚合物，由二元胺和二元酸通過(guò)縮聚反應制得。密度1.15g/cm3，包括脂肪族PA，脂肪—芳香族PA和芳香族PA。其中脂肪族PA品種多，產(chǎn)量大，應用廣泛，主要品種有PA6，PA66，PA610，PA1010，PA11，PA12等，普遍具有力學(xué)性能、耐磨性、耐化學(xué)藥品性、耐油性良好等優(yōu)點(diǎn)。但是PA易燃性是其應用的最大障礙。

為了提高PA的阻燃性能，國內外研究學(xué)者對其阻燃改性做出大量研究，開(kāi)發(fā)出多種性能優(yōu)異的產(chǎn)品。巴斯夫研發(fā)出全球首款半結晶聚酰胺，其具有優(yōu)異的耐紫外線(xiàn)、耐高溫、耐刮擦、阻燃性能。下面介紹幾種提高尼龍阻燃性的方法。

01

加入氮系阻燃劑

氮系阻燃劑主要成份為三聚氰胺，具有毒性小、腐蝕性小、阻燃效率高、與助劑不沖突等優(yōu)點(diǎn)，單獨使用就能使PA達到UL94V–0級。氮系阻燃劑受熱分解后，會(huì )帶走部分熱量，降低PA表面溫度。

從氣相角度分析，分解易放出氨氣、氮氣、氮氧化物、水蒸氣等不燃氣體，稀釋可燃、助燃性氣體濃度，阻礙PA內部進(jìn)一步燃燒。

從凝聚相角度分析，PA材料降解提前，促進(jìn)殘炭生成，起到保護基體內部作用。氮系阻燃劑主要有三聚氰胺氰脲酸鹽(MCA)、三聚氰胺聚磷酸鹽(MMP)、氨基磺酸胍(GAS)。

02

加入磷系阻燃劑

磷系阻燃劑阻燃作用主要體現在燃燒初期，生成沸點(diǎn)可達300℃的含氧酸，減少聚合物因熱分解而產(chǎn)生的可燃氣體濃度，生成炭層隔絕外界助燃氣體和熱量，表現出良好的阻燃效果。

磷系阻燃劑在氣相中可作為自由基捕捉劑，燃燒可形成P?和PO?自由基，捕捉火焰中的活潑自由基OH?和H?，稀釋可燃氣體的濃度，起到抑制火焰的作用；在固相中主要通過(guò)含氧酸催化成炭，形成致密而連續的炭層，充當屏障阻礙熱、基體降解產(chǎn)物的擴散來(lái)阻燃。

有機磷阻燃劑除了單獨使用，還可以使用紅磷阻燃劑，也可達到優(yōu)異的阻燃效果。

03

加入無(wú)機阻燃劑

常見(jiàn)的無(wú)機阻燃劑包括氫氧化鋁、氫氧化鈣、氫氧化鎂等，無(wú)毒、低煙、低成本等優(yōu)點(diǎn)使其在塑料阻燃方面應用廣泛。

其阻燃機理為吸收燃燒區大量熱量，使燃燒區溫度降至臨界燃燒溫度以下；受熱分解產(chǎn)生高熔點(diǎn)金屬氧化物，覆蓋于燃燒固相表面形成保護層，延緩熱傳導；同時(shí)分解產(chǎn)生大量水蒸氣，可稀釋可燃性氣體，達到阻燃的效果。

除了常見(jiàn)的金屬氧化物可作為無(wú)機阻燃劑，還發(fā)現勃姆石(BM)具有相同的阻燃原理。近年來(lái)，納米技術(shù)帶動(dòng)阻燃PA的發(fā)展，此方面研究日益增多。納米材料自身的片層結構或形成的網(wǎng)絡(luò )結構，可在燃燒過(guò)程中起到有效的阻隔作用，延緩可燃、助燃性氣體逸出。

04

加入協(xié)同阻燃劑

單獨使用阻燃劑存在一系列問(wèn)題，如含氮、含磷阻燃劑與基體相容性差、分布困難，含磷阻燃劑AHP易產(chǎn)生磷化氫引起火災；反應型阻燃劑工藝復雜、成本高；無(wú)機阻燃劑添加量大，降低材料力學(xué)性能，且燃燒后形成炭層不連續。

為降低上述問(wèn)題發(fā)生的幾率，將各類(lèi)阻燃劑復配應用于阻燃PA，復配后阻燃劑成本及污染都降低、阻燃效率提高。常見(jiàn)的復配體系為含磷阻燃劑與無(wú)機材料。

05

加入反應型阻燃劑

反應型阻燃劑多為芳基氧化膦衍生物、磷菲類(lèi)磷酸酯、9，10-二氫-10-[2，3-二酮基丙基]-10-磷雜菲-10-氧化物等，作為單體可參與PA聚合反應，將阻燃基團引入PA高分子鏈結構中，在不犧牲PA力學(xué)性能的前提下，具有阻燃效果明顯、阻燃持久性高等優(yōu)點(diǎn)。

反應型阻燃劑含有多個(gè)苯環(huán)和N—P結構，苯環(huán)可增大PA主鏈內旋位阻，提高材料熱穩定性；N—P結構斷裂可產(chǎn)生含氮、含磷化合物，含氮化合物分解產(chǎn)生NH3及H2O，促進(jìn)PA發(fā)泡；含磷化合物受熱形成聚偏磷酸，促進(jìn)成炭，成炭后就對PA有阻燃作用。