尼龙阻燃剂的技术发展到哪一步了？

发布于2023-05-17 15:42:21 点击：0

     尼龙(PA) 是分子主链中含有酰胺键(—NHCO—)的热塑性工程塑料。PA 的种类繁多，主要有PA6，PA66，PA610，PA1010，PA11 等，其中PA6 和PA66 的商业生产和实际应用最为成功。PA 材料垂直燃烧等级达到UL94 V-2 级，极限氧指数(LOI) 为24% 左右，于室温下会自动熄灭，具有一定的阻燃性能，但随着应用范围的不断扩大，电子电器、建筑等领域对于PA 的阻燃性能提出更高的要求，需要垂直燃烧等级达到UL94 V-0 级，LOI 达到28% 以上。因而尼龙阻燃势在必行。     01
     尼龙阻燃途径
     使用添加型阻燃剂
     添加型阻燃剂通过共混的方法把阻燃剂分散在基体中，制备阻燃PA。该方法虽然容易对材料的力学性能产生影响，但是步骤简便、设备投资小、应用广泛，是目前制备阻燃PA 的主要方法。
     使用反应型阻燃剂
     反应型阻燃剂是把阻燃剂分子内的阻燃官能团通过共聚的方式链接到PA上，制备阻燃PA。该方法制得的阻燃效率高，阻燃效果持久，解决了阻燃剂的暴露和迁移问题，但是步骤复杂、设备投资大、工业化应用受限。
     02
     添加型阻燃剂种类
     卤系阻燃剂
     卤系阻燃剂主要包含溴系阻燃剂和氯系阻燃剂。其使用范围广、产量与需求量大，在国内需求量所占比例达到阻燃剂需求总量的30% 以上。传统的卤系阻燃剂有双( 六氯环戊二烯) 环辛烷、十溴二苯醚、四溴双酚A 等。虽然卤系阻燃剂有众多优点，但是在阻燃过程中会产生有毒气体。在《斯德哥尔摩公约》、欧盟的REACH 法规中禁止了部分卤系阻燃剂的使用。
     必须对现有产品进行革新，开发新型卤系阻燃剂。溴化聚苯乙烯(BPS)、十溴二苯基乙烷作为新型高效阻燃剂的代表，在保持了阻燃性能的同时，更加的环保与安全，是卤系阻燃剂重要的发展方向。三氧化锑、锡酸锌、硼酸锌和卤系阻燃剂有很好的协同作用，和BPS、十溴二苯基乙烷联合使用时，能得到阻燃性能优异同时能抑烟的卤系阻燃PA。
     氮系阻燃剂
     氮系阻燃剂主要有三聚氰胺(MA)、聚磷酸三聚氰胺(MPP)、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)。由于其环境友好、抗紫外线、阻燃效率高等优点，氮系阻燃剂是国内外研究与开发的热点。氮系阻燃剂的阻燃机理一方面是气相通过燃烧过程中受热分解生成的N2，CO2，H2O 等不可燃气体，稀释可燃气体的浓度。另一方面是固相在受热时在材料表面形成炭层，起到了隔绝热量、隔绝氧气、抑制烟气的作用。氮系阻燃剂通常和三氧化二锑、卤系阻燃剂、磷系阻燃剂联合使用。     磷系阻燃剂
     磷系阻燃剂分为无机磷和有机磷两大类，其中无机磷系阻燃剂主要包括红磷和聚磷酸铵、磷酸盐及其衍生物等，有机磷系阻燃剂包括亚磷酸酯、有机磷酸酯和有机次磷酸盐等。有机磷阻燃剂中，次磷酸盐阻燃剂因其优异的阻燃性能和环境友好的特性受到了广泛的关注。
     膨胀型阻燃剂
     膨胀型阻燃剂(IFR) 在PA 阻燃体系中受到了愈发广泛的关注。IFR 通常由气源、酸源和炭源组成。气源在高温下分解出气体，酸源在高温下分解出酸性物质，炭源经过高温条件下可形成炭层。常见的IFR主要是氮磷协效IFR，它结合了氮系阻燃剂和磷系阻燃剂各自的优势。例如，可以用三聚氰胺、对氨基苯磺酸和多磷酸铵作为原材料制备单分子膨胀型阻燃剂，对PA11进行阻燃。
     金属氧化物阻燃剂
     金属氧化物阻燃剂中氢氧化镁(MH) 和氢氧化铝(ATH)的应用最为广泛，国内ATH阻燃剂的需求量在所有阻燃剂需求量中占比最大，高达总量的31%。Sb2O 3 在阻燃剂中的应用也十分广泛，Sb2O 3 和卤系阻燃剂、氮系阻燃剂等协效使用。
     无机纳米阻燃剂
     无机纳米阻燃剂具有阻燃效率高、环境友好、可改善相容性等优点，成为了当前研究的热点课题之一。其包含埃洛石(HNTs)、碳纳米管(CNTs)、于多种层状硅酸盐( 高岭土、蒙脱土等粘土物质) 粒子等。
     03
     反应型阻燃剂     反应型阻燃剂一旦引入PA内，就可以获得阻燃效果好、阻燃性能持久的阻燃PA。例如，可以通过9，10-二氢-10[2，3-二( 羟基羰基)丙基]-10- 磷杂菲-10- 氧化物(DDP) 和3- 羟基苯基氧膦基丙酸(3-HPP) 上的羧基和ε- 己内酰胺进行缩聚反应制备阻燃PA6。
     04
     阻燃新技术及发展方向
     生物源阻燃剂
     生物源阻燃剂具有良好的发展前景。来自壳类动物的壳聚糖和谷类的植酸可以形成氮磷协效阻燃剂，将其制成涂层后，可使PA66 织物无熔滴现象产生，加速炭层的形成，提升了阻燃性能。有学者用玉米淀粉替代了膨胀阻燃剂IFR 配方中的季戊四醇，和聚磷酸铵利用涂层技术，在PA1010上用紫外线法固化生物基膨胀阻燃剂，发现热释放速度峰值较原先大幅度下降。
     阻燃新技术
     技术革新能为PA 提供更多的阻燃方法和改性方向。PA 常见的阻燃技术包括加入偶联剂、微胶囊化、阻燃母粒法等，在已有的研究中都已经取得了不错的成效，提高了PA 阻燃性能的同时还能改善相容性较差的问题。作为新兴的交联和涂层阻燃技术，交联阻燃技术中的紫外线法、涂层阻燃技术中的紫外线法和逐层组装法在大幅度提高PA阻燃性的同时，还具备降低成本、抑制烟气、减少污染等优点


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