尼龍(Nylon)化學名為聚酰胺,英文名稱Polyamide(PA),是分子主鏈上含有重復酰胺基團(—NHCO—)的熱塑性樹脂的總稱。尼龍種類繁多,應用廣泛,其中PA6和PA66因其優(yōu)異的特性在市場上占有較大的份額。
未經(jīng)改性的尼龍,其阻燃性能較差,垂直燃燒只能達到V-2級,并且在燃燒過程中產(chǎn)生滴落,屬于易燃材料,在使用過程中極易引發(fā)火災。尤其是在電子產(chǎn)品領域,因尼龍引發(fā)的火災不計其數(shù),造成損失較大。因此,對尼龍的阻燃改性成為當今學術界與工業(yè)界共同關注與攻關的課題。
目前應用于尼龍材料的阻燃劑以添加型為主。反應型阻燃劑具有化學成分穩(wěn)定、低毒、阻燃效能持久、對材料性能影響小等優(yōu)點,但制備條件苛刻,加工成本高。添加型阻燃劑加工簡單,生產(chǎn)成本較低,是當前應用最為廣泛的技術。尼龍用添加型阻燃劑一般包括:鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、生物基阻燃劑和納米填料阻燃劑等。
1、鹵系阻燃劑
鹵系阻燃劑是最早大規(guī)模工業(yè)化應用的阻燃劑,資源儲量高、制備工藝簡單,穩(wěn)定性好,用鹵系阻燃劑改性后的尼龍材料,其力學性能保持率較高。
但是,鹵系阻燃劑在使用、加工過程中以及廢棄物中,可能會釋放鹵素化合物,給環(huán)境和人體健康帶來潛在危害,歐盟頒布的RoHS指令也明確限制了部分鹵素在電子電器產(chǎn)品中的應用。因此,目前的阻燃技術研究重點在無鹵素阻燃技術。
2、磷系阻燃劑
磷系阻燃劑在燃燒過程中,主要通過凝聚相阻燃機理發(fā)揮阻燃作用,分為無機磷系阻燃劑和有機磷系阻燃劑。
有機次磷酸鹽和三聚氰胺聚磷酸鹽是最為常見的有機磷系阻燃劑,可以單獨使用,也可以與其他阻燃劑復合使用。
紅磷和無機次磷酸鹽是最為常見的無機磷系阻燃劑,可以單獨使用,也可以與其他阻燃劑復合使用。當然了,由于紅磷和無機次磷酸鹽的耐溫較低,為避免加工過程中發(fā)生分解,可采用包覆紅磷和包覆次磷酸鹽。
3、氮系阻燃劑
氮系阻燃劑以氮元素為阻燃元素,其中MCA的應用最為廣泛。氮系阻燃劑能夠在高溫條件下發(fā)生分解,吸收熱量,同時釋放出惰性氣體,降低氧氣的濃度,從而起到阻燃作用。MCA在尼龍非增強材料中應用時,較少的添加量可以達到較好的阻燃效果。依MCA的晶型結構不同,阻燃效果有差異。普通款MCA用于尼龍非增強材料中,可以通過V-0級;高阻燃款MCA用于尼龍非增強材料中,可以通過V-0級。
4、生物基阻燃劑
生物基阻燃劑因含碳量較高,并且含較多的羥基結構,具有優(yōu)異的成炭能力。在燃燒過程中,生物基阻燃劑通過在材料表面形成具備隔熱隔氧能力的炭層,阻止降解生成的氣態(tài)或液態(tài)產(chǎn)物溢出材料表面。植酸、殼聚糖、海藻酸鈉等生物基阻燃劑已有用于尼龍材料的相關報道。
5、納米填料阻燃劑
納米填料在尼龍材料中作為阻燃劑應用時,只需添加很少的添加量,便可獲得較好的阻燃效果。石墨烯、碳納米管、NMMT等納米填料阻燃劑已有用于尼龍材料的相關報道。