5种助剂提高尼龙PA的阻燃性

5种助剂提高尼龙PA的阻燃性

尼龙学名聚酰胺(PA)，是指分子主链上含有酰胺基团(—NHCO—)的聚合物，由二元胺和二元酸通过缩聚反应制得。密度1.15 g/cm3，包括脂肪族PA，脂肪—芳香族PA和芳香族PA。其中脂肪族PA品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定

PA尼龙的主要品种有PA6，PA66，PA610，PA1010，PA11，PA12等，普遍具有力学性能、耐磨性、耐化学药品性、耐油性良好等优点。但是PA易燃性是其应用的最大障碍。为了提高PA的阻燃性能，国内外研究学者对其阻燃改性做出大量研究，开发出多种性能优异的产品。下面介绍几种提高尼龙阻燃性的方法。

1、加入氮系阻燃剂

氮系阻燃剂主要成份为三聚氰胺，具有毒性小、腐蚀性小、阻燃效率高、与助剂不冲突等优点，单独使用就能使PA达到UL 94 V–0级。氮系阻燃剂受热分解后，会带走部分热量，降低PA表面温度。从气相角度分析，分解易放出氨气、氮气、氮氧化物、水蒸气等不燃气体，稀释可燃、助燃性气体浓度，阻碍PA内部进一步燃烧。从凝聚相角度分析，PA材料降解提前，促进残炭生成，起到保护基体内部作用。氮系阻燃剂主要有三聚氰胺氰脲酸盐(MCA)、三聚氰胺聚磷酸盐(MMP)、氨基磺酸胍(GAS)。

2、加入磷系阻燃剂

磷系阻燃剂阻燃作用主要体现在燃烧初期，生成沸点可达300℃的含氧酸，减少聚合物因热分解而产生的可燃气体浓度，生成炭层隔绝外界助燃气体和热量，表现出良好的阻燃效果。磷系阻燃剂在气相中可作为自由基捕捉剂，燃烧可形成P•和PO•自由基，捕捉火焰中的活泼自由基OH•和H•，稀释可燃气体的浓度，起到抑制火焰的作用；在固相中主要通过含氧酸催化成炭，形成致密而连续的炭层，充当屏障阻碍热、基体降解产物的扩散来阻燃。

有机磷阻燃剂除了单独使用，还与红磷复配也可达到优异的阻燃效果。

3、加入无机阻燃剂

常见的无机阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化钙、氢氧化镁等，无毒、低烟、低成本等优点使其在塑料阻燃方面应用广泛。其阻燃机理为吸收燃烧区大量热量，使燃烧区温度降至临界燃烧温度以下；受热分解产生高熔点金属氧化物，覆盖于燃烧固相表面形成保护层，延缓热传导；同时分解产生大量水蒸气，可稀释可燃性气体，达到阻燃的效果。除了常见的金属氧化物可作为无机阻燃剂，还发现勃姆石(BM)具有相同的阻燃原理。近年来，纳米技术带动阻燃PA的发展，此方面研究日益增多。纳米材料自身的片层结构或形成的网络结构，可在燃烧过程中起到有效的阻隔作用，延缓可燃、助燃性气体逸出。

4、加入协同阻燃剂

单独使用阻燃剂存在一系列问题，如含氮、含磷阻燃剂与基体相容性差、分布困难，含磷阻燃剂AHP易产生磷化氢引起火灾；反应型阻燃剂工艺复杂、成本高；无机阻燃剂添加量大，降低材料力学性能，且燃烧后形成炭层不连续。为降低上述问题发生的几率，将各类阻燃剂复配应用于阻燃PA，复配后阻燃剂成本及污染都降低、阻燃效率提高。常见的复配体系为含磷阻燃剂与无机材料。

5、加入反应型阻燃剂

反应型阻燃剂多为芳基氧化膦衍生物、磷菲类磷酸酯、9，10-二氢-10-[2，3-二酮基丙基]-10-磷杂菲-10-氧化物等，作为单体可参与PA聚合反应，将阻燃基团引入PA高分子链结构中，在不牺牲PA力学性能的前提下，具有阻燃效果明显、阻燃持久性高等优点。反应型阻燃剂含有多个苯环和N—P结构，苯环可增大PA主链内旋位阻，提高材料热稳定性；N—P结构断裂可产生含氮、含磷化合物，含氮化合物分解产生NH3及H2O，促进PA发泡；含磷化合物受热形成聚偏磷酸，促进成炭，成炭后就对PA有阻燃作用。