阻燃PA6材料的种类

阻燃PA6材料的种类

     聚酰胺俗称尼龙，上世纪30年代由美国杜邦公司开发并工业化生产，经过60多年的发展，世界聚酰胺总产量接近600万吨。已成为五大工程塑料中产量最大、应用最广泛、品种最多的重要高分子材料。PA6是聚酰胺材料的重要品种之一。它具有良好的耐热性、吸水性和高耐热性，但具有良好的机械阻力和耐热性。总之，尼龙具有良好的综合性能，广泛应用于交通、电子、机械、包装薄膜等行业。

    PA6作为一种有机材料，其易燃性是一个明显的缺点。PA6燃烧速度快，火焰中放热率高。特别是在燃烧过程中会产生大量的燃烧液滴，这增加了火焰传播的风险。工业上使用的PA6有增强型和非增强型两种，都要求V0级。然而，由于玻璃纤维的烛芯效应，增强PA6，尤其是玻璃纤维增强PA6更容易燃烧，限制了其在电子电器、交通运输等领域的应用。开发综合性能优良的阻燃PA6对扩大工程塑料的应用范围，提高其附加值具有重要意义。因此，近年来，国内外许多科研机构和企业都投入了大量的人力物力来降低PA6的可燃性。

    适用于PA6的阻燃剂可分为卤系、磷、氮和无机化合物。由于阻燃机理、阻燃效率以及对聚合物材料性能的影响不同，合理选择阻燃剂是制备性能优良的阻燃PA6的关键。下面将介绍各种阻燃剂的分类、阻燃效果、优缺点。

    卤系阻燃尼龙6

    卤代阻燃剂是PA6的传统阻燃剂。具有用量适中、阻燃效率高、价格适中、性价比高等优点。它不仅适用于无增强尼龙6体系，也适用于玻璃纤维增强尼龙6体系，因为它可以终止聚合物燃烧过程中的链式反应。

    卤化阻燃剂虽然具有良好的阻燃性能，但在加热或燃烧过程中会产生大量烟雾和腐蚀性气体，导致人员窒息死亡。而且，大多数卤系阻燃剂的热稳定性较差，在加工过程中会释放卤化氢，导致加工设备腐蚀，溴化二苯醚在高温下可分离，导致材料变质，力学性能严重恶化强致癌作用。在此背景下，卤化阻燃剂逐渐被禁用；美国、日本等国对溴化阻燃剂的使用更为谨慎。

    尼龙是电子电器产品的主要组成部分之一。随着电子电气工业的快速发展，溴系阻燃剂主要用于阻燃PA6，尤其是玻璃纤维阻燃PA6。近年来，我国对无卤阻燃剂的研究开发虽有所增加，但产品质量与国外产品存在较大差距。因此，加快开发高效、低成本、自主知识产权的卤代阻燃剂是我国亟待解决的关键问题。

    无机填料阻燃PA6

    无机填料阻燃剂是一种环保型阻燃剂。它被广泛使用。目前，氢氧化铝和氢氧化镁是主要的无机填料。阻燃剂的阻燃机理是氢氧化镁受热时释放束缚水，吸收大量热量，降低火焰中物料的温度，失去结晶水后的金属氧化物熔点高，能覆盖燃烧材料表面，隔绝氧气，催化生成来自PA6的碳。氢氧化铝的脱水温度为220℃，低于PA6的加工温度，不适合阻燃PA6；而氢氧化镁的脱水温度为340℃，在PA6加工过程中是稳定的。

    阻燃剂的主要优点是：来源丰富，价格低廉，有利于降低聚合物成本；无腐蚀性气体，无毒，抑烟。阻燃剂的主要缺点是阻燃剂含量高、力学性能差、表面性能差。因此，超细改性和表面改性已成为该类阻燃剂的研究热点。

    磷系阻燃PA6

    磷系阻燃剂包括有机磷系阻燃剂和无机磷系阻燃剂。其中，有机磷阻燃剂主要有磷酸三苯酯、磷酸三酯、磷酸丙酯和磷酸苯乙烯。无机磷和聚磷酸铵是主要的阻燃剂。

    磷酸盐具有阻燃和塑化的特性。它们可以抑制燃烧，提高聚合物材料的加工流动性。然而，有机磷阻燃剂热氧稳定性差，在与高熔点PA6复合的过程中易分解，使其具有材料的阻燃性能和力学性能，因此很少使用。

红磷具有来源广、价格低、含磷量高、毒性低、抑烟阻燃效果好等优点。红磷作为阻燃剂在欧洲已被广泛用作尼龙零件的阻燃剂。在400-500℃下，红磷在聚合物燃烧环境中还原为白磷，白磷在水中氧化为粘性含氧酸。这种酸在燃烧后覆盖在材料表面，起到保护和屏蔽作用，对聚合物有较强的脱水和碳化作用。它能在燃烧后的材料表面形成稳定的玻璃碳化层。碳层可以将外部氧气、热量和挥发性可燃物从内部聚合物基体中分离出来，有助于中断燃烧。红磷热解产物中的Po·自由基进入气相后，能捕获燃烧火焰中的H·Ho·自由基，从而减缓或阻断聚合物燃烧过程中的连锁反应，从而达到气相阻燃的目的。