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无毒阻燃剂使用的一些技术指导工作分析说明
发布时间:2018-04-19   点击次数:241次
   无毒阻燃剂是主链上含有酰胺基团的高分子化合物,是重要的工程树脂,居五大通用工程塑料之首。尼龙具有很高的力学强度、熔点高、耐磨、耐油和一般有机溶剂、耐热性能优良,在日常生活和工业领域的应用十分广泛。
  无毒阻燃剂作为一种广泛应用的材料, 尼龙大多面临比较苛刻的使用环境,如高湿度、高温度、高电压等。因此尼龙的阻燃性能在许多场合成为一个至关重要的性能,特别是在电气用途,如接线柱、插座、开关等。因此有必要进一步提高尼龙的阻燃性,并且随着人们对环保意识的增强,无卤环保阻燃剂越来越受到重视,无卤环保阻燃将是未来阻燃技术和阻燃材料的发展趋势。
  无毒阻燃剂理和阻燃方法
  1、阻燃机理
  尼龙燃烧降解机理可分为烷基酰胺键均裂,烷基酰胺键开裂后顺式消除、分子内转换三种。聚合物的燃烧在气相和凝聚相两个相区内进行,因而阻燃机理分为气相阻燃机理和凝聚相阻燃机理。提高聚合物燃烧时碳化物的含量有助于凝聚相的阻燃(形成一层致密的炭层覆盖在材料表面),是一种有效的阻燃方法;而通过阻燃剂与聚合物发生化学反应,改变材料的热分解模式,抑制可燃气体的产生,从而在气相阻燃,也是一种有效的阻燃途径。在实际应用中常将这两种方法共同作用于同一体系,以提高材料的阻燃性能。
  2、阻燃方法
  尼龙的阻燃方法主要有:
  A、在复合过程中加入阻燃剂。 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/ talc 加入PA6 中,可获得UL94 V-0 阻燃等级的PA6。其优点是使用方便,适用范围广,但对聚合物的物理机械性能有较大影响。可用于聚酰胺的主要添加型阻燃剂有十溴二苯醚、多聚磷酸铵、烷基次膦酸铝(如青岛欧普瑞新材料有限公司生产的ADP-30P)等。使用添加型阻燃剂是目前尼龙阻燃的主要方法。
  B、在聚合物链上或表面上接枝或键合阻燃基团。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较小,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,成本也较高,在实际应用中不如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;
  C、与阻燃单体(如己内酰胺、二元胺或二元酸等)进行共聚合作用。这种方法对阻燃剂的要求很高,操作和加工工艺更复杂,在实际应用中较为少见。
  无毒阻燃剂在尼龙中的应用分析
  1、磷系阻燃剂
  含磷阻燃剂主要在凝聚相发生作用,受热分解发生如下变化:
  磷系阻燃剂→磷酸→偏磷酸→聚偏磷酸
  聚偏磷酸是不易挥发的稳定化合物,具有强脱水性,在聚合物表面形成一层致密的炭层,使聚合物与空气隔绝。脱出的水气吸收大量的热,使聚合物表面温度下降。在气相中,磷系阻燃剂受热分解释放出挥发性磷化物,经质谱分析表明,存在PO·游离基,同时火焰中氢原子浓度大大降低。表明PO·捕获H· ,即PO·+ ·H = HPO 。适用于聚酰胺的磷系阻燃剂主要有红磷、多聚磷酸铵、次磷酸铝、烷基次膦酸铝等。
  A、红磷:红磷的优点是有效磷含量高,在燃烧时比其它含磷化合物产生更多的磷酸。达到相同的阻燃等级时,红磷的添加量比其它的阻燃剂更低,使尼龙能较好的保持自身的力学性能。作为阻燃剂时,红磷的主要缺点是颜色红、易燃以及会与水反应生成高毒性的磷化氢(膦)。目前大多数厂家都是通过将普通的红磷进行微胶囊化改善其缺点。
  B、多聚磷酸铵(APP)
  多聚磷酸铵(APP)通过降低聚酰胺的降解温度、改变zui终气相产物的组成,无毒阻燃剂参与了聚酰胺的热降解过程,同时在聚合物基体上形成蜂窝状炭化覆盖层,隔断两相界面的热量和物质传递,起到了保护基体的作用。

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