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阻燃PA的配方设计思路
发布时间:2021.12.30
信息摘要:
阻燃尼龙制造过程中,应考虑几个方面的问题,这就是制品对阻燃等级的要求;对材料力学性能的要求;对表面性质、加工性能及着色性能的要求等。根据使用要求,确定阻燃种类与用量,助剂的选择与工艺条件是十分重要的。

阻燃尼龙制造过程中,应考虑几个方面的问题,这就是制品对阻燃等级的要求;对材料力学性能的要求;对表面性质、加工性能及着色性能的要求等。根据使用要求,确定阻燃种类与用量,助剂的选择与工艺条件是十分重要的。

 


529-阻燃PA的配方设计思路-配图


一、助燃剂的选择原则,助燃剂的选择主要从阻燃效率、产品性能、毒性等方面考虑。

①.阻燃效果好、用量少;

②.与尼龙的相容性较好;

③.分解温度高,在PA加工温度下不分解;

④.耐久性优良,无明显的表面迁移;

⑤.对材料的力学性能的影响较小,大多数阻燃剂均会降低材料的性能;

⑥.产品电性能影响小,有些阻燃剂对产品电性能有很大影响,从而限制了在电子电器领域应用;

⑦.对设备的腐蚀尽可能小,一般来讲卤素阻燃剂分解产生HX,对设备有一定的腐蚀;

⑧.无毒、无臭、无污染;

⑨.价格便宜,阻燃剂价格与用量是材料生产成本的主要因素。

 

二、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,配合使用时效果明显的阻燃剂,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。在实际应用过程中还应注意两大问题。

①.阻燃剂协同效应的应用,在一个配方中,有时需要使用几种阻燃剂,在选择阻燃剂搭配组合时,必须了解哪些阻燃剂组合时有相互补充的作用,哪些阻燃剂是相互抵消的。
下面介绍PA常用的几种组合。
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。
d.磷系与锑系,其协同机理基本与卤/锑体相似。
e.红磷、金属氧化物,聚磷酸酯酰胺等之间也有协同效应。
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。
g.红磷与炭黑有协同作用,添加炭黑时,红磷的用量可减少。

②.阻燃剂间的对抗作用,很多阻燃剂组合能产生协同效应,提高其阻燃效果。但有些阻燃剂相互配合时会相互抵消阻燃作用。使用时应特别注意。
a.卤系化合物不宜同有机硅混合使用,两者混合使用,使阻燃体系的氧指数降低;
b.溴系阻燃剂不宜与硬脂酸锌配合使用,否则会降低溴系阻燃效果。
c.红磷与有机硅不宜混合使用。
d.溴系阻燃剂体系中,不宜添加CaCO3和MgCO3,否则会降低其阻燃效果。

 

三、阻燃配方设计的原则与要求,PA阻燃体系的组成与阻燃效果、力学性能有密切关系,PA阻燃剂体系应包括基料、主辅阻燃剂、助剂等组分,对于不同的PA,不同用途其组成是不一样的,因此,在设计配方时,应根据PA的性质如熔点、结构、用途、性能要求调配,一般原则如下。

①.根据PA的熔点来选择阻燃剂品种。

②.根据阻燃PA的用途选择阻燃剂品种。

③.根据阻燃PA性能要求选择相关助剂如增韧剂、润滑剂等。

④.在制造玻璃纤维增强阻燃PA时,只能选择卤磷系阻燃剂,氮系阻燃剂不能单独用于玻璃纤维增强阻燃体系。同时,阻燃剂分散剂显得十分重要。

⑤.在制造白色等浅色阻燃PA时,对阻燃剂的白度、纯度有很高要求,阻燃剂的杂质,特别是具有氧化作用的金属杂质,在高温下发生氧化反应会加深阻燃体系的色度。

⑥.在阻燃尼龙配方中,还应注意添加一定的分散剂,不同阻燃体系使用的分散剂亦不同,其加入量也不一样。



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