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尼龙应该用什么阻燃剂呢?
发布者:宏泰基  发布于:2019/1/2 14:11:52  点击率:937

尼龙的阻燃途径主要有:

(1)在复合过程中加入阻燃添加剂;即通过机械混合方法,将阻燃剂加入到聚酰胺中,使其获得阻燃性。如将一定配比的APP/talc加入PA26中,可获得UL94V20级阻燃PA26,其优点是使用方便,适用面广,但对聚合物的使用性能有较大影响。可用于聚酰胺的主要添加型阻燃剂有双(六氯环戊二烯)环辛烷、多磷酸铵、十溴二苯醚等。使用添加型阻燃剂是目前尼龙阻燃的主要方法;

(2)在聚合物链上或表面上接枝或键合阻燃基团;即阻燃剂是作为一种反应单体参加反应,并结合到聚酰胺的主链或侧链上去,使聚酰胺本身含有阻燃成分。其特点是稳定性好,毒性小,对材料的使用性能影响小,阻燃性持久,是一种较为理想的方法。但操作和加工工艺复杂,在实际应用中不及添加型阻燃方法普遍。用于聚酰胺的反应型阻燃剂有双(羟乙基)甲基氧膦、1,3,62三(4,62二氨基222硫基三嗪)己烷和三聚氰酸的混合物等;

(3)与阻燃单体(内酰胺、二元胺或二元酸)进行共聚合作用;

2.用于尼龙的阻燃剂:

卤系阻燃剂:

  卤系阻燃剂主要是在气相延缓或阻止聚合物的燃烧。它在高温下可产生自由基终止剂卤化氢(HX),与聚合物燃烧链反应中活性物质反应,并降低或消除此种活性游离基,从而减缓或终止气相燃烧中的链式反应达到阻燃目的。另一方面,HX是难燃性气体,稀释了氧的浓度,且其相对密度大于空气在聚合物与气相间形成气体保护层。在凝聚相中卤系阻燃剂还可通过脱水反应形成炭化状态促进成炭。适用于聚酰胺的氯化阻燃剂主有:saytexEFR25010双(六氯环戊二烯)环辛烷;溴化阻燃剂主要有:十溴二苯醚(DBDPO)、十四溴二苯氧基苯(say2tex120)卤系阻燃剂对未增强和增强尼龙均很有效,它可以与协效金属氧化物、金属盐、含磷化合物或成炭剂共同使用。如卤系阻燃剂与硼酸锌复配使用,其协同效果与氧化锑大致相当,其主要作用机理为:

2ZnO·3B2O3·3.5H2O+22RX2ZnX2+6BX3+11R2O+3.5H2O;

2ZnO·3B2O3·3.5H2O+22HX2ZnX2+6BX3+14.5H2O;

  反应产生的BX3,ZnX2在气相中可以捕捉自由基,削弱或消除燃烧的链反应;在固相中,促进炭化层生成。高温下,BX3,ZnX2在可燃物表面形成玻璃状涂层,隔绝热氧。反应放出的水份,起到吸热、降温、消烟作用。

磷系阻燃剂:

 含磷阻燃剂主要在固相发生作用,受热分解发生如下变化:磷系阻燃剂→磷酸→偏磷酸→聚偏磷酸。聚偏磷酸是不易挥发的稳定化合物,具有强脱水性,在聚合物表面形成石墨状碳化膜,使聚合物与空气隔绝;脱出的水气吸收大量的热,使聚合物表面温度下降。在气相中,磷系阻燃剂受热分解释放出挥发性磷化物,经质谱分析表明,存在PO·游离基,同时火焰中氢原子浓度大大降低,表明PO·捕获H·,即PO·+·H=HPO[3]。适用于聚酰胺的磷系阻燃剂主要有赤磷、聚磷酸铵、磷胺、磷酸三甲苯酯等。

(1)红磷:

  红磷的优点是有效磷含量高,在燃烧时比其它含磷化合物产生更多的磷酸。达到相同的阻燃等级时,红磷的添加量比其它的阻燃剂更低,使尼龙能较好的保持自身的力学性能。作为阻燃剂的红磷的主要缺点是它的红颜色、易燃和通过与水反应生成高毒性的磷化氢(膦)。将普通红磷进行微胶囊化可避免其缺点[4]。

(2)聚磷酸铵(APP):

  聚磷酸铵(APP)通过降低聚酰胺的降解温度、改变最终气相产物的组成参与了聚酰胺的热降解过程,同时在聚合物基体上形成蜂窝状炭化覆盖层,隔断两相界面的热量和物质传递,起到了保护基体的作用由于成炭有流动趋势,会导致炭层下面的基材暴露,增大了燃烧的危险性。加入一些无机添加剂,如滑石f粉(Talc),MnO2,ZnCO3,CaCO3,Fe2O3,FeO,Al(OH)3等,阻燃效果增加。在APP添

加量为20%的尼龙6中加入以上一种添加剂(约1.5%~3.0%),LOI值从25升至35~47,达

到V20级。

氮系阻燃剂:

  氮系阻燃剂低毒、不腐蚀、对热和紫外线稳定、阻燃效率好且价廉。缺点是以其阻燃的塑料加工困难,在基材中分散性较差。适用于尼龙的氮系阻燃剂主要有MCA(三聚氰胺-三聚氰酸盐)、蜜胺(三聚氰胺)、MPP(三聚氰胺磷酸盐)等。关于其阻燃机理,一方面是“升华吸热”的物理阻燃方式,即通过阻燃剂的“升华吸热”降低聚合物材料的表面温度并隔绝空气而达到阻燃的目的,另一方面是凝聚相中阻燃剂与尼龙相互催化直接碳化膨胀机理。MCA在阻燃过程中同时表现促进碳化和发泡双重功能[8]。对于不同的种类的尼龙其阻燃机理略有不同,其阻燃效果也有所不同。

(1)MCA

  MCA是由三聚氰胺和三聚氰酸在水中合成的三聚氰胺-三聚氰酸盐,是一种靠氢键结合的加合物。它是一种优良的阻燃剂,具有无卤、低毒、低烟等优点,常用于尼龙类高分子材料的阻燃。但传统的MCA熔点高(400℃以上直接分解和升华),只能以固相粒子形态与树脂共混复合,因此分散不均匀,分散相尺寸大,影响其阻燃效果;另外,由于MCA主要是气相阻燃,燃烧过程中材料凝聚相成炭量较低,炭层松散,不能形成致密的保护层,也限制了其阻燃效率的提高。

(2)IFR(膨胀阻燃剂)

  膨胀阻燃剂是重要的一类无卤阻燃体系.膨胀阻燃剂优于含卤阻燃剂之处在于其燃烧时烟雾小,而且放出的气体无害。另外,膨胀阻燃剂生成的炭层可以吸附熔融、着火的聚合物,防止其滴落传播火灾.研究中用于膨胀阻燃剂主要有以下几种:气源(三聚氰胺类)、酸源(磷氮阻燃剂)、碳源(PA本身)以及辅助协同阻燃剂如硼酸锌、氢氧化铝,还有防滴落剂等,氰胺类的质量比例小于1%时,不能达到阻燃的效果;

来源:宏泰基阻燃材料,宏泰基阻燃剂。转载请注明出处。

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