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尼龙阻燃现状及发展趋势

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发表时间:2019-04-03 10:51来源:美剧下载,美剧在线观看,美剧天堂-熊猫影视网

       一、尼龙阻燃现状及发展趋势


       聚酰胺俗称尼龙,自美国杜邦(Du Pont) 公司在 1930 年推出至今,已发展成为世界上品种 多、应用广的工程塑料,总产量居于世界工程塑料的首位。主要品种有: PA-6 、PA-66 、PA-610 、PA-12 、PA1010 、PA-43 等。近年来,随着科技的进步和工业发展的要求,新型和改性PA不断涌现,起应用领域正在不断拓宽。随着电子电气工业及其他特殊行业的迅速发展,PA面临的使用环境也越来越苛刻,如高温、高湿、高电压和高负荷等,因此,对PA的性能提出了更高的要求,需要其在保持高力学性能的前提下,阻燃性能、电性能得到进一步的提高,所以对PA阻燃改性的研究越来越受到人们的关注.


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断路保护器


  二、阻燃的途径


     聚酰胺的阻燃主要通过两种途径实现:

     (1)   使用添加型阻燃剂,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PA-6中,可获得UL94 V-0级阻燃PA-6,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、十溴二苯乙烷等。使用添加型阻燃剂是目前聚酰胺阻燃的主要方法。

     (2)   使用反应型阻燃剂,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 ,6-三(4 ,6-二氨基-2-硫基三嗪)己烷和三聚氰酸的混合物等。


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阻燃尼龙

 

美剧天堂      2.1   卤系阻燃


  卤系阻燃剂主要是通过气相延缓阻止聚合物的燃烧。卤系阻燃剂在受热时分解放出卤自由基,该自由基从聚合物基材中抽提氢原子,生成卤化氢分子而加入气相。在气相中,卤化氢干扰氢氧自由基链反应而实现阻燃防火作用;另一方面,聚合物热降解产物发生变化,易形成不饱和碳氢化合物,甚至炭化残渣,从而亦改善凝聚相的阻燃作用。

美剧天堂  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。但是卤系阻燃剂也会造成尼龙链裂解成可燃单体或由卤化氢(HX) 引发或催化的类似的东西。

  氯化阻燃剂在尼龙中 常用。通常所用的氯化阻燃剂的商品名有 : Dechlorane 515或Dechlorane Plus。阻燃尼龙的成分主要包括15 %-30 %的氯化物添加剂和 4 %-15 %的金属氧化物协效剂,协效剂包括三氧化二锑、三氧化二铁、氧化锌和硼酸锌,三氧化二铁在尼龙6 中是 有效的。黑色的Fe3O4 (铁黑) 和黄色的水合氧化铁也有效,12%的Dechlorane Plus和3%的氧化铁可使材料在UL-94 试验中达到V-0 级。

  卤系阻燃剂是尼龙的主要的阻燃剂之一,具有优良的阻燃性、加工性和相容性,良好的耐候性化学稳定性和电学性质,耐热稳定性高,但缺乏抗紫外光稳定性和表面易喷霜,在对聚合物阻燃的同时放出有毒的烟、气体。越来越多的行业、部门已开始限制或禁止使用含卤阻燃剂。


美剧天堂      2.2  磷系和氮系阻燃


美剧天堂      阻燃机理:尼龙燃烧过程中表面的红磷与环境中的氧首先反应,一方面使尼龙表面氧的浓度降低,其氧化热稳定性增加,氧化降解速率降低;另一方面红磷氧化生成磷酸、偏磷酸这种含氧酸具有极强的吸水性, 终导致燃烧聚合物表面炭化,在树脂表面形成覆盖层,隔热、隔氧,起到固相阻燃的作用。同时,红磷的热解产物PO·自由基进入气相后也能捕获燃烧火焰中大量的H·、HO·自由基,切断焰氧化链反应,起到气相阻燃的作用。

美剧天堂磷系阻燃剂与氮系阻燃剂有协同作用,其原因是氮组分促进了磷的碳化作用。氢氧化镁、碳酸镁及丙烯酸类接枝共聚物也是磷系阻燃剂的有效协效剂。用于尼龙6的磷系阻燃剂主要有红磷和聚磷酸胺。

  氮系阻燃剂应用较多的氮系阻燃剂主要是三聚氰胺及其衍生物,阻燃机理为:MCA改变了PA6树脂的热氧降解历程。使之快速直接炭化形成不燃性的炭质,这些炭质因膨胀发泡作用而覆盖在材料表面形成薄层,隔断了与氧气的界面接触,从而有力地抑制了材料的继续燃烧。此外,MCA于350℃升华吸热并分解成三聚氰胺及氰尿酸,后者催化PA降解为低聚物,并以熔滴形式脱离燃烧区域,向环境转移大量热量。分解产生的水、氮气等不燃性气体通过发泡作用使材料变成膨胀体,大大降低了热传导性,也有利于材料离火自熄。MCA在阻燃过程中同时表现促进炭化和发泡双重功能。

     Melapur MC是三聚氰胺衍生物类的阻燃剂,无臭、无味,本身及分解产物不含有害物质,还具有优异的电性能和机械性能,该阻燃剂目前主要应用在聚烯烃和聚酰胺中,成本/性能比例优异。


     2.3   无机氢氧化物阻燃


美剧天堂      目前商业化的无机阻燃剂主要包括氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MTH)和一些无机阻燃添加剂(如 Sb2O3、硼酸锌等,一般与卤系阻燃剂配合使用,作为卤系阻燃剂的协效剂。无机阻燃剂具有毒性小、发烟量少、热稳定性好、不产生腐蚀性气体、阻燃效果持久、环境友好等优点,其消费量占整个阻燃剂的 50wt%以上,特别是在欧美发达国家,使用无机阻燃剂的比例更高。

  ATH分解温度较低,仅为200-250℃,对聚烯烃具有较好的阻燃效果,但不适用于阻燃PA。

  MTH的分解温度较高,是一种重要的适用于阻燃 PA的无机阻燃剂。MTH在约340℃时吸热分解释放出大量的结晶水,不仅可以降低温度,还可以稀释氧气和可燃气体浓度;同时,分解产生的氧化镁可以覆盖在材料表面,起到一定的隔热、隔氧作用,从而发挥其阻燃作用。目前己有许多用MTH阻燃GFPA6及GFPA66 的专利报道。

  但MTH与PA的相容性较差,容易引起材料力学性能的下降。为了改善其与树脂的相容性,常采用对MTH 进行表面改性、超细化处理或微胶囊包覆等来提高MTH 与PA树脂间的相容性,提高制品的力学性能。BASF公司推出的MTH阻燃GFPA6材料,与卤系阻燃剂阻燃的GFPA6相比,具有更好的抗蠕变性。MTH阻燃效率不高,只有在较高添加量下才能达到理想的阻燃效果,且与PA基体的相容性还有待进一步提高。阻燃未增强PA时,MTH的添加量一般已超过 50wt%,对于GFPA,由于玻纤的“烛芯效应”,阻燃更加困难,需要添加更多的MTH,此时材料的力学性能恶化,不利于制品的广泛应用。


  尼龙阻燃改性的发展趋势目前我国阻燃剂行业还存在一些问题,PA的阻燃技术将向以下5个方向发展:

美剧天堂  (一)  环保化,低毒化。

美剧天堂  (二) 纳米和微胶囊化技术将逐步得到应用。

美剧天堂  (三) 高效化。开发高效阻燃剂,不仅能减少阻燃剂对基材机械物理应用性能的影响,同时可以减少污染、降低成本。

  (四) 多功能化。具有多种功能的阻燃剂的发展也将会受到重视,如增韧、抗静电、增塑等。

美剧天堂  (五) 复配技术的应用。如何通过复配技术开发出性能优异的新型阻燃剂,是阻燃工作者的重要研究课题,也是阻燃剂发展非常重要的方向。


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