【干貨】尼龍應(yīng)該選用什么阻燃劑？

　　尼龍性能優(yōu)良，應(yīng)用廣泛。未經(jīng)改性的尼龍其阻燃性能較差，垂直燃燒只能達到UL94 V-2級，氧指數(shù)為24%左右，并且在燃燒過程中產(chǎn)生滴落，屬于易燃材料，在使用過程中極易引發(fā)火災(zāi)。

　　因此，對尼龍的阻燃改性成為當(dāng)今學(xué)術(shù)界與工業(yè)界共同關(guān)注與攻關(guān)的課題。今天振業(yè)注塑咨詢與您一同探討個中奧秘。。。

　　目前，對于尼龍材料的阻燃改性通常分為含鹵阻燃改性和無鹵阻燃改性。

　　一、含鹵阻燃體系

　　國外應(yīng)用最廣的一種就是溴化苯乙烯聚合物，它具有極其優(yōu)越的熱穩(wěn)定性，并且由于它與尼龍是熔融可混的，因而在加工過程中具有很好的流動性。此外，用它制備的阻燃尼龍還具有優(yōu)越的電性能和較好的物理機械性能。這種阻燃劑的局限性在于光穩(wěn)定性較差，且與尼龍尚不能完全相容。另外其成本與國內(nèi)應(yīng)用較廣的十溴聯(lián)苯醚相比較高。

　　另外一種在尼龍中應(yīng)用了許多年的阻燃劑就是敵可燃，它是一種含氯的阻燃劑，具有較高的阻燃效率和電性能，但其在熱穩(wěn)定性方面的局限性使之僅適用于加工溫度較低的尼龍阻燃體系。

　　在國內(nèi)應(yīng)用最廣的阻燃劑就是十溴聯(lián)苯醚，由于其較高的溴含量而對尼龍具有較高的阻燃效率，是最經(jīng)濟的一種阻燃劑。但由于它是一種填料型阻燃劑，因而對加工流動性及產(chǎn)品的物理機械性能有很大的負(fù)面影響。此外，其熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性也較差。

　　一種新阻燃劑為十溴二苯氧基乙烷，它與十溴聯(lián)苯醚具有相同的溴含量和同樣高的阻燃效率，且與溴化苯乙烯聚合物一樣無DPO的問題。此外，它還具有較好的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性。其局限性在于它與十溴聯(lián)苯醚一樣同屬填料型阻燃劑，與聚合物相容性較差，因而加工流動性和制品的物理機械性能較差。此外與十溴聯(lián)苯醚相比成本上升較高。

　　迄今為止，有關(guān)尼龍的阻燃產(chǎn)品絕大多數(shù)是以含鹵化合物為基礎(chǔ)的，阻燃時產(chǎn)生的濃煙、毒性、腐蝕性氣體給生產(chǎn)、應(yīng)用和環(huán)境帶來的二次性災(zāi)害以及國際上對DPO問題爭論等原因，使得這類阻燃劑盡管在阻燃舞臺上具有舉足輕重的地位，但人們曾經(jīng)和正在致力尋找這類阻燃劑的替代品，即無鹵阻燃劑。

　　二、無鹵阻燃體系

    1、磷系阻燃劑

　　適用于尼龍的磷系阻燃劑主要有紅磷、聚磷酸銨(APP)等。

     (1)紅磷

　　紅磷的優(yōu)點是有效磷含量高,在燃燒時比其它含磷化合物產(chǎn)生更多的磷酸。達到相同的阻燃等級時,紅磷的添加量比其它的阻燃劑更低,使尼龍能較好的保持自身的力學(xué)性能。但作為阻燃劑的紅磷的主要缺點是它的紅顏色、易燃和通過與水反應(yīng)生成高毒性的磷化氫(膦)。一般只應(yīng)用于尼龍6中。

　　將普通紅磷進行微膠囊化或母粒化可避免其缺點。

     (2)聚磷酸銨(APP)

　　聚磷酸銨(APP)通過降低尼龍的降解溫度、改變最終氣相產(chǎn)物的組成參與了尼龍的熱降解過程,同時在聚合物基體上形成蜂窩狀炭化覆蓋層,隔斷兩相界面的熱量和物質(zhì)傳遞,起到了保護基體的作用由于成炭有流動趨勢,會導(dǎo)致炭層下面的基材暴露,增大了燃燒的危險性。加入一些無機添加劑,如滑石粉(Talc)，MnO2，ZnCO3，CaCO3，F(xiàn)e2O3，F(xiàn)eO，Al(OH)3等,阻燃效果增加。

　　在APP添加量為20%的尼龍6中加入以上一種添加劑(1.5%～3.0%),LOI值可升至35%～47%,達到V0級。

    2、氮系阻燃劑

　　氮系阻燃劑低毒、不腐蝕、對熱和紫外線穩(wěn)定、阻燃效率好且價廉。缺點是以其阻燃的塑料加工困難,在基材中分散性較差。適用于尼龍的氮系阻燃劑主要有MCA(三聚氰胺氰尿酸鹽)、MPP(三聚氰胺聚磷酸鹽)等。關(guān)于其阻燃機理,一方面是“升華吸熱”的物理阻燃方式,即通過阻燃劑的“升華吸熱”降低聚合物材料的表面溫度并隔絕空氣而達到阻燃的目的，另一方面是凝聚相中阻燃劑與尼龍相互催化直接碳化膨脹機理。

　　它們具有較好的阻燃效率，但熱穩(wěn)定性較差，且由于易吸潮而使得制品在潮濕環(huán)境下電性能較差。

　　三、阻燃劑的挑選原則

　　阻燃尼龍制造過程中，阻燃劑的選擇主要從阻燃效率、產(chǎn)品性能、毒性等方面考慮，如應(yīng)考慮制品對阻燃等級的要求、對材料力學(xué)性能的要求、對表面性質(zhì)、加工性能及著色性能等的要求。根據(jù)使用要求，確定阻燃種類與用量，助劑的選擇與工藝條件是十分重要的。

　　應(yīng)遵循原則

    ① 阻燃效果好，用量少，與尼龍的相容性好;

    ② 分解溫度高，在尼龍加工溫度下不分解;

    ③ 耐久性優(yōu)秀，無顯著外表遷移;

    ④ 對材料的力學(xué)性能和電性能影響小，對設(shè)備的腐蝕小;

    ⑤無毒無害無污染，價格便宜。

　　四、阻燃尼龍未來研究方向

　　未來阻燃尼龍材料的研究中應(yīng)該具有以下幾個特點:

    ① 材料無鹵化、低毒性。環(huán)保要求是未來材料的重點關(guān)注方向，無鹵阻燃劑的使用將是大勢所趨，因此，其用量也會與日俱增。

    ②復(fù)配阻燃體系的研究。阻燃尼龍材料的阻燃性能是無法通過一種阻燃劑的添加來實現(xiàn)，需要多種阻燃體系復(fù)配并產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)來達到良好的阻燃效果，因此，未來研發(fā)的重點方向之一應(yīng)該是如何通過提高阻燃劑的協(xié)同效應(yīng)開發(fā)出性能優(yōu)異的新型阻燃劑來解決尼龍無鹵阻燃問題。

    ③功能多樣化。目前，大多數(shù)阻燃體系在達到尼龍材料阻燃性能的同時降低了力學(xué)性能和其他電性能，因此，成功開發(fā)出功能多樣化的阻燃體系將成為未來阻燃尼龍材料發(fā)展研究的新方向。