尼龙用氮基阻燃剂简介

尼龙用氮基阻燃剂简介

氮基阻燃剂具有毒性低、无腐蚀性、热稳定性和紫外线稳定性好、阻燃效率高以及成本效益高等特点。然而，其缺点包括加工困难和在聚合物基体中分散性差。尼龙常用的氮基阻燃剂包括三聚氰胺氰尿酸酯（MCA）、三聚氰胺和三聚磷酸三聚氰胺（MPP）。

阻燃机理涉及两个方面：

1. “升华和吸热”物理机制：阻燃剂通过升华和吸热降低聚合物材料的表面温度，并将其与空气隔离。
2. 凝聚相中的催化碳化和膨胀机理：阻燃剂与尼龙相互作用，促进直接碳化和膨胀。

MCA在阻燃过程中发挥双重作用，既能促进碳化又能促进发泡。阻燃机理和效果因尼龙种类而异。对MCA和MPP在PA6和PA66中的研究表明，这些阻燃剂在PA66中诱导交联，但在PA6中促进降解，因此PA66的阻燃性能优于PA6。

1. 三聚氰胺氰尿酸盐 (MCA)

MCA是由三聚氰胺和氰尿酸在水中合成的氢键加合物。它是一种优良的无卤、低毒、低烟阻燃剂，常用于尼龙聚合物中。然而，传统的MCA熔点较高（在400℃以上分解和升华），只能以固体颗粒的形式与树脂混合，导致分散不均匀、粒径较大，从而影响阻燃效率。此外，MCA主要在气相中发挥作用，导致燃烧过程中炭层形成量少，且碳层疏松、缺乏保护作用。

为了解决这些问题，我们采用分子复合技术，通过引入互补阻燃添加剂（WEX）对MCA进行改性。WEX降低了MCA的熔点，使其能够与PA6共熔并超细分散。此外，WEX还能促进燃烧过程中炭层的形成，提高碳层的质量，增强MCA的凝聚相阻燃效果，从而制备出性能优异的阻燃材料。

2.膨胀型阻燃剂（IFR）

IFR 是一种重要的无卤阻燃体系。与含卤阻燃剂相比，其优势包括燃烧过程中烟雾排放量低且不释放有毒气体。此外，IFR 形成的炭层可以吸收熔融燃烧的聚合物，防止滴落和火势蔓延。

IFR的关键组成部分包括：

• 气体来源（三聚氰胺类化合物）
• 酸源（磷氮阻燃剂）
• 碳源（尼龙本身）
• 协同添加剂（例如硼酸锌、氢氧化铝）和防滴剂。

当磷氮阻燃剂与三聚氰胺基化合物的质量比为：

• 低于 1%：阻燃效果不足。
• 超过 30%：加工过程中会发生挥发。
• 1%–30%（尤其是7%–20%）：阻燃性能最佳，且不影响加工性能。

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