2020年05月27日行业资讯
尼龙具有优异的性能并被广泛使用,未改性的尼龙阻燃性较差,在垂直燃烧中只能达到UL94V-2级的水平,氧指数约为24%左右,在燃烧过程中会有滴落现象,属于易燃材料,极易于引起火灾。
因此,在当今的学术和工业环境中,尼龙的阻燃改性已成为人们普遍关注和研究的课题。
目前,对于尼龙材料的阻燃改性一般分为含卤阻燃改性与无卤阻燃改性两种。
含卤阻燃体系
国外使用最广泛的是具有非常优良热稳定性的溴化苯乙烯聚合物,由于它可以与尼龙熔融混合在一起,因此在加工过程中具有良好的流动性。此外,由此制得的阻燃尼龙还具有良
好的电性能和良好的物理机械性能。该阻燃剂的局限性是其光稳定性较差和与尼龙的相容性也较低,不能与尼龙完全相容。此外,其成本高于在中国广泛使用的十溴联苯醚。
在尼龙中使用多年的另一种阻燃剂是敌可燃,一种含氯阻燃剂,具有很高的阻燃效率和电性能,但在热稳定性方面存在局限性,使其仅适用于加工温度低的尼龙阻燃体系。
十溴联苯醚是中国使用最广泛的阻燃剂,由于其溴含量高,相对于尼龙也具有较高的阻燃效率,并且是最经济的阻燃剂。但是,由于它是填料型阻燃剂,因此对产品的加工流动性
以及物理和机械性能具有明显的不利影响。此外,热稳定性和光稳定性也比较差。
新型阻燃剂是十溴二苯氧基乙烷,它与十溴联苯醚具有相同的溴含量和较高的阻燃效率,而没有与溴化苯乙烯聚合物相同的DPO问题。此外,它还具有出色的热稳定性和光稳定
性。而其局限性则是与十溴联苯醚一样是填充剂型阻燃剂,其与聚合物的相容性差,导致加工流动性差,物理机械性能差。另外,与十溴联苯醚相比成本更高。
到目前为止,大多数与尼龙有关的阻燃产品都是基于含卤化合物为基础的,但是该类阻燃剂阻燃时会产生大量的烟雾、有毒和腐蚀性气体,当把这类阻燃剂用于生产、应用时,会
给环境带来二次性灾害,而国际上关于DPO问题的争论,使这种阻燃剂在阻燃领域拥有举足轻重的地位,但是人们也正在致力寻找这种阻燃剂的替代品。也就是我们常说的无卤阻燃
剂。
无卤阻燃体系
磷系阻燃剂
该类阻燃剂适用于尼龙的组要有红磷、聚磷酸铵(APP)等。
①红磷
红磷的优点是其有效磷含量高,并且在燃烧过程中比其他含磷化合物产生更多的磷酸。当达到相同的阻燃等级时,红磷的添加量低于其他阻燃剂,因此可以使尼龙保持其独特的机
械性能。然而,红磷作为阻燃剂的主要缺点是其颜色为红色难以着色,易燃性以及通过与水反应生成高毒性的磷化氢(膦)。一般都与应用于尼龙6之中。
将红磷微胶囊化或母粒化可以避免以上缺点。
②聚磷酸铵(APP)
聚磷酸铵(APP)通过降低尼龙的分解温度并改变最终气相产物的组成来参与尼龙的热降解过程,同时在聚合物相基体上形成蜂窝状碳化覆盖层。在两相界面处隔断热量和物质的
传递。起到了保护基体的作用,由于成碳有流动趋势,易使碳层下方的基体暴露,增大了燃烧的风险。通过添加一些无机阻燃剂,如滑石粉、MnO2、ZnCO3、CaCO3、Fe2O3、
FeO,Al(OH)3等无机添加剂,可以提高阻燃效果。
在APP添加量为20%的尼龙6中加入以上任何一种添加剂(1.5%~3.0%),LOI值可升至35%~47%,达到V0级。
氮系阻燃剂
氮系阻燃剂具有毒性、低无腐蚀性、对热和紫外线稳定、阻燃效率高且价格便宜等优点。缺点是在基材中的分散性差。适用于尼龙的氮系阻燃剂主要是MCA(三聚氰胺氰尿酸盐)
和MPP(三聚氰胺聚磷酸盐)。另一方面,关于其阻燃机理,一方面是“升华吸热”的物理阻燃方法。即通过阻燃剂“升华热吸收”降低了聚合物材料的表面温度并隔离了空气以实现阻燃
性。另一方面是在凝聚相阻燃剂和尼龙相互作用直接炭化膨胀机理。
它们具有较好的阻燃效率,但是其热稳定性较差,且由于易吸潮从而使制品在潮湿环境下电性能变差。
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