尼龙(PA)的无卤阻燃改性
尼龙使用性能良好,应用领域范围广。尚未改性的尼龙其阻燃性能不佳,垂直燃烧只有做到UL94V-2级,氧指数为24%左右,另外在燃烧的过程中存在滴落,是属于易燃性材料,在应用的过程中容易造成火灾。为此,对尼龙的阻燃改性变成当下学术界与工业领域一直探讨与技术革新的课题。
一、氮系阻燃剂
氮系阻燃剂微毒、不腐蚀、对热和紫外线稳定、阻燃功效好且价格低廉。弊端是以其阻燃的塑料加工有难度,在材料中分散性不佳。主要用于尼龙的氮系阻燃剂主要的有MCA(三聚氰胺氰尿酸盐)、MPP(三聚氰胺聚磷酸盐)等。对于其阻燃原理, 其一是“升华吸热”的物理阻燃形式,即根据阻燃剂的“升华吸热”减低聚合物材料的表面温度并隔离空气而做到阻燃的目地, 另一方面是凝聚相中阻燃剂与尼龙相互催化直接增碳膨胀原理。他们有着比较好的阻燃功效,但热稳定性不佳,且因为易吸潮而造成制品在潮湿环境下电性能不佳。
二、磷系阻燃剂
主要用于尼龙的磷系阻燃剂主要的有聚磷酸铵(APP)、红磷等。
1、聚磷酸铵(APP)
聚磷酸铵(APP)根据减低尼龙的降解溫度、更改最终气相产物的组成参与了尼龙的热降解的过程,另外在聚合物基体上产生蜂窝状炭化覆盖层,隔断两相界面的热量和物质传送,起着了保护基体的作用因为成炭有流动趋势,会造成炭层下面的材料暴露,提升了燃烧的危险性。加入某些无机添加剂,如滑石粉(Talc),MnO 2 ,ZnCO 3 ,CaCO 3,Fe 2 O 3 ,FeO,Al(OH) 3 等,阻燃功效提升。在APP加入量为20%的尼龙6中加入以上一种添加剂(1.5%~3.0%),LOI值可升至35%~47%,做到V0级。
2、红磷
红磷的特点是有效磷的含量高,在燃烧时比其他含磷化合物存在更多的磷酸。做到相同的阻燃等级时,红磷的加入量比其他的阻燃剂更低,使尼龙能比较好的保持自己的力学特性。但做为阻燃剂的红磷的主要的弊端是它的红颜色、易燃性和通过与水反应产生高毒性的磷化氢(膦),通常只应用领域于尼龙6中。将普通的红磷完成微胶囊化或母粒化可减少其弊端。