聚酰胺俗称尼龙,自美国杜邦公司在1930年推出至今,已发展成为世界上品种多、应用广的工程塑料,总产量居于世界工程塑料的首位。主要品种有: PA6 、PA66 、PA610 、PA12 、PA1010 、PA43等。
随着电子电气工业及其他特殊行业的迅速发展,PA面临的使用环境也越来越苛刻,如高温、高湿、高电压和高负荷等,因此,对PA的性能提出了更高的要求,需要其在保持高力学性能的前提下,阻燃性能、电性能得到进一步的提高,所以对PA阻燃改性的研究越来越受到人们的关注。
(1) 使用添加型阻燃剂,即通过机械混合方法,将阻燃剂加入到聚酰胺中,使其获得阻燃性。如将一定配比的APP/滑石粉加入PA6中,可获得UL94V-0级阻燃PA6,其优点是使用方便,适用面广,但对聚合物的使用性能有较大影响。可用于聚酰胺的主要添加型阻燃剂有双(六氯环戊二烯)环辛烷、多磷酸铵、十溴二苯乙烷等。使用添加型阻燃剂是目前聚酰胺阻燃的主要方法。
(2) 使用反应型阻燃剂,即阻燃剂是作为一种反应单体参加反应,并结合到聚酰胺的主链或侧链上去,使聚酰胺本身含有阻燃成分。其特点是稳定性好,毒性小,对材料的使用性能影响小,阻燃性持久,是一种较为理想的方法。但操作和加工工艺复杂,在实际应用中不及添加型阻燃方法普遍。用于聚酰胺的反应型阻燃剂有双(羟乙基)甲基氧膦、1 ,3 ,6-三(4 ,6-二氨基-2-硫基三嗪)己烷和三聚氰酸的混合物等。
阻燃剂分为主阻燃剂和辅阻燃剂。主阻燃剂一般是阻燃效果好的,发挥主阻燃作用的阻燃剂,而辅阻燃剂则是效果不十分理想的,不能单独使用的,辅阻燃剂起到消烟,防滴落等作用。
(1) 主阻燃剂有卤素、磷系、氮系、无机氢氧化物等,一般主阻燃剂加入量较大。
(2) 辅阻燃剂为效剂如Sb2O3、硼酸锌等,另一类为消烟剂如ZnO、ZnS、Fe2O3等。
a. 卤系与锑系,Sb2O3单独使用时并没有阻燃效果,但与卤系阻燃剂配合使用时有明显效果,这是因为在燃烧是分解的卤素与Sb2O3发生了反应,生存了SbX3及SbOX3,而SbX3密度大,具有明显的隔氧效果,且SbX3具有捕捉自由基的作用,增加了卤系气相阻燃效果,卤系与锑系的配比一般为3:1。
b. 卤系和磷系,在卤磷复合体系中,卤系阻燃剂主要产生气相阻燃效果,磷系阻燃剂在燃烧时会形成偏磷酸盐产生固相阻燃效果,两者形成完整的气-固相阻燃体系。同时,卤、磷之间反应还可生产PX3、PX2气体,这类气体密度较HX大,不易扩散,包围在火焰表面,起到隔氧作用,卤素与磷系的配比一般为3:2。
c. 磷系与氮系,氮系阻燃剂可促进磷系化合物的碳化,即成碳作用。碳层覆盖被燃物表面起到隔氧作用,从而提高了阻燃效果。
f. Sb2O3/硼酸锌配合产生协同作用,硼酸锌起到防滴落作用,硼酸锌的加入,可减少Sb2O3的用量。
(3)高效化。开发高效阻燃剂,不仅能减少阻燃剂对基材机械物理应用性能的影响,同时可以减少污染、降低成本。
(4)多功能化。具有多种功能的阻燃剂的发展也将会受到重视,如阻燃的同时起到增韧、抗静电、增塑等。
(5)复配技术的应用。如何通过复配技术开发出性能优异的新型阻燃剂,是阻燃的重要研究课题,也是阻燃剂发展非常重要的方向。
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