無滷阻燃尼龍

2022-10-05 00:33:07 字數 3345 閱讀 1789

尼龍66阻燃途徑:

新增型阻燃劑:阻燃劑和尼龍66通過機械共混法摻和在一起後熔融擠出,使其獲得阻燃性。尼龍66多採用復配阻燃體系

反應型阻燃劑:阻燃劑作為反應單體與尼龍66大分子的主鏈或側鏈結合,使其本身還有阻燃成分。特點:

不存在阻燃劑揮發、溶出、遷移和滲出問題,且由於其自身的化學結構,不需要阻燃處理即具有本質阻燃性

尼龍66阻燃劑型別:

新增型阻燃劑

磷系阻燃劑:無機磷系阻燃劑主要包括紅磷、磷酸鹽和聚磷酸密銨(mpp)。有機磷系阻燃劑包括磷酸酯、亞磷酸酯、膦酸酯等。

含磷阻燃劑主要在固相發生作用,受熱分解由磷系阻燃劑—磷酸—偏磷酸—聚偏磷酸。聚偏磷酸不易揮發,具有強脫水性,在聚合物表面形成石墨狀的碳化膜,使聚合物與空氣隔絕;脫出的水吸收大量的熱,使聚合物表面溫度下降。

適用於尼龍66的含磷阻燃劑有紅磷、次磷酸鹽及反應型含磷阻燃劑等。

紅磷中有效磷含量高,在燃燒時比其它磷化合物產生更多的磷酸。在尼龍66中新增小於10%的紅磷就能很好地解決材料的阻燃性和耐漏電性的矛盾。

次膦酸鹽是新一代磷系阻燃劑,其在凝聚相發揮阻燃作用,是有效的成炭促進劑,以它為活性組分,再加人含氮成分的協效劑可取得良好的阻燃效果。

氮系阻燃劑:揮發性小、本身及分解產物的毒性低

符合尼龍66的含氮阻燃劑主要有三聚氰胺(ma)、氰脲酸三聚氰胺(mca)、聚磷酸三聚氰胺

(mpp)等。三聚氰胺系阻燃劑具有較高的阻燃效率,它燃燒時釋放co2、nh3、n2惰性氣源,可稀釋氧氣和高聚物分解產生的可燃氣體濃度;另外生成的不燃氣體可帶走一部分熱量,降低聚合物表面溫度;生成的從能捕獲自由基,抑制高聚物的連鎖反應,從而阻止聚合物的燃燒。三聚氰胺系阻燃劑多與含磷阻燃劑、成炭劑復配組成膨脹型阻燃體系。

膨脹型阻燃劑:以磷、氮為主要活性組分,不含鹵素,也不採用氧化銻為協效劑。一般由酸源、碳源、氣源三部分組成。

酸源一般指無機酸或加熱至一定溫度能生成無機酸的化合物,碳源主要是一些含碳量高的多羥基化合物,它是形成泡沫炭化層的基礎,氣源也稱發泡源,一般為三聚氫胺、聚磷酸銨等。

尼龍66中含有這類阻燃劑,受熱時分解出不燃性氣體(氨氣、水蒸氣等),並在表面能生成一層均勻的炭質泡沫層,此層隔熱、隔氧、抑煙,並能防止產生熔滴,具有良好的阻燃性。

矽系阻燃劑:無機矽阻燃劑主要為sio2,兼有補強和阻燃作用,其阻燃機理是當塑料燃燒時形成sio2覆蓋物,起到絕熱和遮蔽雙重作用。

有機矽系阻燃劑主要有矽樹脂、矽橡膠及有機矽烷醇醯胺等,具有高效、低毒、無汙染、發煙少,對樹脂的使用效能影響小,阻燃性能優異等特點。阻燃機理為高分子材料燃燒時,有機矽分子中的-si-o鍵形成-si-c鍵,生成的白色燃燒殘渣與炭化物構成復合無機層,可以阻止燃燒生成的揮發物外逸,阻隔氧氣與基質接觸,防止熔體滴落,從而達到阻燃的目的,且有機矽阻燃劑的存在,還能改善被阻燃材料的成型加工及機械、耐熱等效能。

矽系阻燃劑通常需要和其它組分復配才有較好的阻燃效果。矽膠單獨使用或者與k2co3一起用,提高了尼龍66的成炭量(燃燒的聚合物表面上形成一層玻璃狀的表層,k2co3通過酞胺鍵的鹼催化降解起到協效作用)。在尼龍66中加入6%的矽膠,可使尼龍66的熱釋放速率降低50 %,矽膠和k2co3復配使用,用量很少也可達到同樣的阻燃效果。

奈米級金屬氫氧化物:金屬氫氧化物如氫氧化鋁、氫氧化鎂屬於無機新增型阻燃劑,熱穩定性好、毒性低或無毒、不產生腐蝕氣體、在儲存過程中不揮發、不易析出。其阻燃作用主要表現在對燃燒的隔絕、冷卻和稀釋效應。

燒的隔絕、冷卻和稀釋效應。這些阻燃劑遇熱分解會吸熱,降低材料表面燃燒溫度,同時放出水蒸氣,稀釋可燃氣體。同時,分解產物氧化鎂、氧化鋁與炭化物一起形成一層不活潑的障礙層,包圍基體免受火焰的作用。

氫氧化物阻燃劑與聚合物的相容性差,需對氫氧化物進行處理提高相容性:a)選擇效能優良的表面改性劑,對氫氧化物進行表面改性,使粒子的表面活性提高,改善分散性,提高與高分子材料相容性,提高阻燃效果。b)將氫氧化物粒子超細化尤其是奈米化,利用奈米微公尺本身所具有的量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應來增強介面作用,改善無機阻燃劑和聚合物基體的相容性,以達到減少用量和提高阻燃性的目的。

氮氧化物與含磷阻燃劑有協同阻燃效應。這主要是因為含磷阻燃劑具有強烈脫水作用,促使al(oh)3脫除結晶水,產生吸熱、降溫作用,從而使阻燃體系的阻燃效果增強。

本質阻燃尼龍66:由於特有的化學結構而本身具有良好阻燃性的高聚物

用己二胺、己二酸及雙功能團的抓化螺環磷酸醋經介面縮合制得含磷的本質尼龍66。由於含磷阻燃結構是高分子鏈上的一部分,不存在相容性問題,故含磷尼龍66具有無揮發性、長效等特點。

尼龍66/蒙脫土奈米阻燃:聚合物/蒙脫土奈米複合材料熱穩定性提高的原因不僅僅在於插層型聚合物特殊的「夾心型」結構,也與「平躺」於蒙脫土片層之間聚合物鏈段的空間位阻效應使其熱運動受到限制有關。材料熱穩定性的提高除了mmt片層的阻隔作用外,mmt對基體的揮發性降解產物有物理-化學吸附作用。

另外,在熱氧降解中,mmt有機改性使用的烷基季按鹽熱分解在mmt片層上造成質子催化點,這些催化點可以促進基體在熱降解過程中交聯炭化。

蒙脫土只能在一定程度上提高材料的力學效能和熱穩定性能,增加其成炭率,並不能提高材料的極限氧指數。

採用35%磷—溴銻復配阻燃體系loi(極限氧指數)可達到33.6%,但力學效能會下降。採用磷酸三苯酯和mmt協同氫氧化鎂阻燃尼龍66,取得了良好的阻燃效果。

無滷阻燃增強尼龍66常用阻燃劑:紅磷、聚磷酸密銨(mpp)、有機次磷酸鹽及氫氧化鎂

尼龍6阻燃劑:滷系阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、無機阻燃劑

磷系阻燃劑主要有紅磷和聚磷酸銨

氮系阻燃劑主要有mca(三聚氰胺-三聚氰酸鹽)、蜜胺(三聚氰胺)、三聚氰胺磷酸鹽等

無機阻燃劑主要有三氧化二銻、硼酸鋅、氫氧化鎂等

尼龍6奈米復合阻燃材料:尼龍6/層狀矽酸鹽奈米複合材料;含2%無機物的尼龍6/蒙脫土奈米複合材料

反應型阻燃劑:

無機物以奈米尺寸分散於聚合物基體中形成聚合物/無機物奈米複合材料如pa6/層狀矽酸鹽奈米複合材料,密度低,機械強度高,吸氣和透氣率低,而且材料阻燃性也大大提高。例如含ls5%的pa6,其釋熱速率(phrr)可下降為純尼龍6的約40%,質量損失速率(mlr)可下降為純尼龍的約50%。

十溴二苯醚與其它填料(如硼酸鋅)改善塑料的阻燃性。

用於尼龍的反應型阻燃劑有雙(羥乙基)甲基氧膦、1,3,6 三(4,6-二氨-2-硫基三嗪)己烷和三聚氰酸的混合物等。

在尼龍的分子鏈上引入三芳基氧化磷,如雙(4-羧苯基)苯基氧化磷、雙(4-羥苯基)苯基氧化磷,形成的共聚物為耐久性阻燃材料.如以雙(4-羧苯基)苯基氧化磷(bcppo)為共聚單體,通過共縮聚反應將bcppo引入pa66,實現對pa66的永久阻燃.通過紅外和dsc分析確定fr-pa66上存在bcppo的結構單元,表明bcppo與pa66發生了共縮聚反應.

bcppo的引入,提高了pa66的熱穩定性,有一定的阻燃作用。

採用己二酸、己二胺及雙功能團的氯化螺環磷酸酷經界而縮合制的含磷尼龍66。經燃燒試驗表明:產物具有難燃、易自熄、不產生濃煙和熔滴等特性,是一種阻燃效果很好且對環境無汙染的高分子化合物。

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