尼龍阻燃劑的技術發展到哪一步了？
發布于2023-05-17 15:42:21 點擊：0
尼龍(PA) 是分子主鏈中含有酰胺鍵(—NHCO—)的熱塑性工程塑料。PA 的種類繁多，主要有PA6，
PA66，PA610，PA1010，PA11 等，其中PA6 和PA66 的商業生產和實際應用最為成功。PA 材料垂直燃燒等級達到UL94 V-2 級，極限氧指數(LOI) 為24% 左右，于室溫下會自動熄滅，具有一定的阻燃性能，但隨著應用范圍的不斷擴大，電子電器、建筑等領域對于PA 的阻燃性能提出更高的要求，需要垂直燃燒等級達到UL94 V-0 級，LOI 達到28% 以上。因而尼龍阻燃勢在必行。
01
尼龍阻燃途徑
使用添加型阻燃劑
添加型阻燃劑通過共混的方法把阻燃劑分散在基體中，制備阻燃PA。該方法雖然容易對材料的力學性能產生影響，但是步驟簡便、設備投資小、應用廣泛，是目前制備阻燃PA 的主要方法。
使用反應型阻燃劑
反應型阻燃劑是把阻燃劑分子內的阻燃官能團通過共聚的方式鏈接到PA上，制備阻燃PA。該方法制得的阻燃效率高，阻燃效果持久，解決了阻燃劑的暴露和遷移問題，但是步驟復雜、設備投資大、工業化應用受限。
02
添加型阻燃劑種類
鹵系阻燃劑
鹵系阻燃劑主要包含溴系阻燃劑和氯系阻燃劑。其使用范圍廣、產量與需求量大，在國內需求量所占比例達到阻燃劑需求總量的30% 以上。傳統的鹵系阻燃劑有雙( 六氯環戊二烯) 環辛烷、十溴二苯醚、四溴雙酚A 等。雖然鹵系阻燃劑有眾多優點，但是在阻燃過程中會產生有毒氣體。在《斯德哥爾摩公約》、歐盟的REACH 法規中禁止了部分鹵系阻燃劑的使用。
必須對現有產品進行革新，開發新型鹵系阻燃劑。溴化聚苯乙烯(BPS)、十溴二苯基乙烷作為新型高效阻燃劑的代表，在保持了阻燃性能的同時，更加的環保與安全，是鹵系阻燃劑重要的發展方向。三氧化銻、錫酸鋅、硼酸鋅和鹵系阻燃劑有很好的協同作用，和BPS、十溴二苯基乙烷聯合使用時，能得到阻燃性能優異同時能抑煙的鹵系阻燃PA。
氮系阻燃劑
氮系阻燃劑主要有三聚氰胺(MA)、聚磷酸三聚氰胺(MPP)、三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)。由于其環境友好、抗紫外線、阻燃效率高等優點，氮系阻燃劑是國內外研究與開發的熱點。氮系阻燃劑的阻燃機理一方面是氣相通過燃燒過程中受熱分解生成的N2，CO2，H2O 等不可燃氣體，稀釋可燃氣體的濃度。另一方面是固相在受熱時在材料表面形成炭層，起到了隔絕熱量、隔絕氧氣、抑制煙氣的作用。氮系阻燃劑通常和三氧化二銻、鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑聯合使用。
磷系阻燃劑
磷系阻燃劑分為無機磷和有機磷兩大類，其中無機磷系阻燃劑主要包括紅磷和聚磷酸銨、磷酸鹽及其衍生物等，有機磷系阻燃劑包括亞磷酸酯、有機磷酸酯和有機次磷酸鹽等。有機磷阻燃劑中，次磷酸鹽阻燃劑因其優異的阻燃性能和環境友好的特性受到了廣泛的關注。
膨脹型阻燃劑
膨脹型阻燃劑(IFR) 在PA 阻燃體系中受到了愈發廣泛的關注。IFR 通常由氣源、酸源和炭源組成。氣源在高溫下分解出氣體，酸源在高溫下分解出酸性物質，炭源經過高溫條件下可形成炭層。常見的IFR主要是氮磷協效IFR，它結合了氮系阻燃劑和磷系阻燃劑各自的優勢。例如，可以用三聚氰胺、對氨基苯磺酸和多磷酸銨作為原材料制備單分子膨脹型阻燃劑，對PA11進行阻燃。
金屬氧化物阻燃劑
金屬氧化物阻燃劑中氫氧化鎂(MH) 和氫氧化鋁(ATH)的應用最為廣泛，國內ATH阻燃劑的需求量在所有阻燃劑需求量中占比最大，高達總量的31%。Sb2O 3 在阻燃劑中的應用也十分廣泛，Sb2O 3 和鹵系阻燃劑、氮系阻燃劑等協效使用。
無機納米阻燃劑
無機納米阻燃劑具有阻燃效率高、環境友好、可改善相容性等優點，成為了當前研究的熱點課題之一。其包含埃洛石(HNTs)、碳納米管(CNTs)、于多種層狀硅酸鹽( 高嶺土、蒙脫土等粘土物質) 粒子等。
03
反應型阻燃劑
反應型阻燃劑一旦引入PA內，就可以獲得阻燃效果好、阻燃性能持久的阻燃PA。例如，可以通過9，10-二氫-10[2，3-二( 羥基羰基)丙基]-10- 磷雜菲-10- 氧化物(DDP) 和3- 羥基苯基氧膦基丙酸(3-HPP) 上的羧基和ε- 己內酰胺進行縮聚反應制備阻燃PA6。
04
阻燃新技術及發展方向
生物源阻燃劑
生物源阻燃劑具有良好的發展前景。來自殼類動物的殼聚糖和谷類的植酸可以形成氮磷協效阻燃劑，將其制成涂層后，可使PA66 織物無熔滴現象產生，加速炭層的形成，提升了阻燃性能。有學者用玉米淀粉替代了膨脹阻燃劑IFR 配方中的季戊四醇，和聚磷酸銨利用涂層技術，在PA1010上用紫外線法固化生物基膨脹阻燃劑，發現熱釋放速度峰值較原先大幅度下降。
阻燃新技術
技術革新能為PA 提供更多的阻燃方法和改性方向。PA 常見的阻燃技術包括加入偶聯劑、微膠囊化、阻燃母粒法等，在已有的研究中都已經取得了不錯的成效，提高了PA 阻燃性能的同時還能改善相容性較差的問題。作為新興的交聯和涂層阻燃技術，交聯阻燃技術中的紫外線法、涂層阻燃技術中的紫外線法和逐層組裝法在大幅度提高PA阻燃性的同時，還具備降低成本、抑制煙氣、減少污染等優點
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